弹载SAR系统参数优化设计方法

doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2020.07.07

系统工程与电子技术 ›› 2020, Vol. 42 ›› Issue (7): 1478-1483.doi: 10.3969/j.issn.1001-506X.2020.07.07

弹载SAR系统参数优化设计方法

郭媛^1,²(), 索志勇^1,*(), 王婷婷²(), 廖志强²()

1. 西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室, 陕西西安 710071
2. 四川航天电子设备研究所, 四川成都 610100

收稿日期:2020-01-08 出版日期:2020-06-30 发布日期:2020-06-30
通讯作者: 索志勇 E-mail:guoyuan0305@163.com;zysuo@xidian.edu.cn;wangtting116@163.com;jiangfeng_200366@sina.com
作者简介:郭媛(1992-),女,工程师,博士研究生,主要研究方向为SAR系统设计与数据处理。E-mail:guoyuan0305@163.com|王婷婷(1989-),女,工程师,硕士,主要研究方向为雷达系统设计。E-mail:wangtting116@163.com|廖志强(1973-),男,高级工程师,硕士,主要研究方向为雷达总体技术。E-mail:jiangfeng_200366@sina.com
基金资助:
国家自然科学基金(61671355)

Parameter optimization design method of missile-borne SAR system

Yuan GUO^1,²(), Zhiyong SUO^1,*(), Tingting WANG²(), Zhiqiang LIAO²()

1. National Laboratory of Radar Signal Processing, Xidian University, Xi'an 710071, China
2. Sichuan Aerospace Electronic Equipment Research Institute, Chengdu 610100, China

Received:2020-01-08 Online:2020-06-30 Published:2020-06-30
Contact: Zhiyong SUO E-mail:guoyuan0305@163.com;zysuo@xidian.edu.cn;wangtting116@163.com;jiangfeng_200366@sina.com
Supported by:
国家自然科学基金(61671355)

摘要/Abstract

摘要：

通过建立弹载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)系统参数优化设计数学模型,提出了一种基于遗传算法(genetic algorithm, GA)的弹载SAR系统参数优化设计方法,解决了弹载SAR系统在确定弹道和多个系统指标非线性约束条件下的系统参数优化设计问题。该方法能够在满足系统指标(分辨率、幅宽、数据率、噪声等效后向散射系数等)要求的前提下,快速获取使图像性能最优的系统参数。同时,该方法还适用于方位向多波位模式的系统参数优化设计。基于典型工作参数的仿真实验验证了该方法的有效性。

关键词: 弹载合成孔径雷达, 参数设计, 遗传算法, 非线性约束, 方位向多波位

Abstract:

By establishing a mathematical model for parameter optimization design of the missile-borne synthetic aperture radar (SAR), a parameter optimization design method for missile-borne SAR based on the genetic algorithm is proposed, which solves the problem of the system parameter optimization design for the missile-borne SAR under the condition of definite trajectory and multiple nonlinear constraints. This method can quickly obtain the system parameters which make the image performance optimal on the premise of meeting the requirements of the system indexes (resolution, width, data rate, noise equivalent backscatter coefficient, etc.). Meanwhile, this method is also applicable to the system parameter optimization design of multiple azimuth beam position modes. Simulation experiments based on the typical working parameters show the effectiveness of the proposed method.

Key words: missile-borne synthetic aperture radar (SAR), parameter design, genetic algorithm (GA), nonlinear constraint, multiple azimuth beam position

中图分类号:

TN95

郭媛, 索志勇, 王婷婷, 廖志强. 弹载SAR系统参数优化设计方法[J]. 系统工程与电子技术, 2020, 42(7): 1478-1483.

Yuan GUO, Zhiyong SUO, Tingting WANG, Zhiqiang LIAO. Parameter optimization design method of missile-borne SAR system[J]. Systems Engineering and Electronics, 2020, 42(7): 1478-1483.

图/表 13

图1

图2

图3

图4

图5

表1

表2

图6

图7

表3

表4

表5

图8

参考文献 19

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参数	数值
λ/m	0.008
τ/μs	1
P/W	500
T_a/K	290
η/%	50
G_t/dB	35
G_L/dB	35
L/dB	9
γ/(°)	46
B_r/MHz	50
ϑ_a/(°)	5
ϑ_r/(°)	5
W_{a_c}/km	2
W_{r_c}/km	2
v/(m/s)	1 400
H/km	16
N_a	1 024
F_n/dB	5
T_up/ms	100
ρ_{a_{g_c}}/m	4.5
ρ_{r_{g_c}}/m	4.5

参数	数值
α/(°)	16.4
T_syn/ms	98.3
PRF/Hz	10 414
NEσ₀/dB	-24.6
ϕ/(°)	48.3
ρ_{r_g}/m	3.56
k	1.208
ρ_{a_g}/m	2.38
θ/(°)	22
W_r/km	2
W_a/km	2
D/%	24

序号指标	要求值	本文方法	传统方法
序号指标	要求值	①	②	③	④	⑤
ρ_{r_g}/m	4.5	3.56	3.9	4.2	3.80	3.30
ρ_{a_g}/m	4.5	2.38	2.0	2.0	2.60	2.85
NEσ₀/dB	-22.0	-24.60	-24.9	-25.0	-24.30	-16.50
W_a/km	2.0	2.00	1.9	1.8	2.00	2.30
W_r/km	2.0	2.00	2.0	2.0	2.00	2.00
J	/	0.26	/	/	0.23	/
不满足项	/	无	W_a	W_a	无	NEσ₀

参数	数值
λ/m	0.008
τ/μs	1
P/W	500
T_a/K	290
η/%	50
G_t/dB	35
G_L/dB	35
L/dB	9
γ/(°)	65
B_r/MHz	50
ϑ_a/(°)	5
ϑ_r/(°)	5
W_{a_c}/km	2
W_{r_c}/km	2
v/(m/s)	1 000
H/km	8
N_a	2 048
F_n/dB	5
T_up/ms	150
ρ_{a_{g_c}}/m	4
ρ_{r_{g_c}}/m	4

参数	数值		参数	数值
参数	波位1	波位2	参数	数值
α/(°)	38.6	36.8	ϕ/(°)	54.4
θ/(°)	42.4	37.3	k	1.204
NEσ₀/dB	-28.2	-28.6	PRF/Hz	16 596
ρ_{a_g}/m	2.8	3.1	ρ_{r_g}/m	3.3
T_syn/ms	61.7	61.7	D/%	27.2

弹载SAR系统参数优化设计方法

Parameter optimization design method of missile-borne SAR system

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