本申請涉及空間成像，尤其涉及一種空間目標(biāo)天基微波成像體制設(shè)計方法及裝置。
背景技術(shù)：
1、空間目標(biāo)的精準(zhǔn)成像監(jiān)測已成為保障航天器安全運行、應(yīng)對空間碎片威脅的核心需求。空間目標(biāo)涵蓋在軌航天器、空間碎片等各類太空物體，其成像質(zhì)量直接決定了目標(biāo)識別、狀態(tài)評估和威脅預(yù)判的準(zhǔn)確性。在眾多觀測手段中，合成孔徑雷達(dá)（syntheticaperture?radar，sar）和逆合成孔徑雷達(dá)（inverse?synthetic?aperture?radar，isar）憑借全天時、全天候、不受光照和氣象條件限制的獨特優(yōu)勢，成為天基空間目標(biāo)成像的優(yōu)選技術(shù)路徑。
2、當(dāng)前空間目標(biāo)成像技術(shù)主要分為地基成像與天基成像兩大方向。地基isar雖發(fā)展成熟，但受地球曲率、大氣層衰減及地理范圍限制，難以實現(xiàn)對全球范圍內(nèi)空間目標(biāo)的靈活、全覆蓋觀測。相比之下，天基sar或isar能夠突破地面觀測的固有局限，通過衛(wèi)星平臺的靈活部署實現(xiàn)更大范圍、更靈活的探測成像。國內(nèi)在星載sar技術(shù)領(lǐng)域已取得顯著突破，例如x波段星載相控陣sar載荷，實現(xiàn)了0.5米級分辨率并將重量控制在百公斤以內(nèi)，在軌表現(xiàn)優(yōu)異，廣泛應(yīng)用于地面目標(biāo)成像；航天科工23所研發(fā)的珞珈二號01星ka波段sar載荷，作為國際首個星載ka波段高分辨率sar載荷，實現(xiàn)0.5米級分辨率的輕小型化設(shè)計，其多工作模式適配能力為空間目標(biāo)的動態(tài)觀測提供了頻段選擇與體制設(shè)計參考；sar微波視覺三維成像理論可以大幅減少三維成像的數(shù)據(jù)采集量，提升了成像精度，已用于機載地面處理系統(tǒng)。
3、在國際上，多個國家和地區(qū)也積極開展天基雷達(dá)空間目標(biāo)成像技術(shù)研究，如天基雷達(dá)系統(tǒng)（space?based?radar，sbr）計劃，通過優(yōu)化雷達(dá)工作頻率、帶寬等參數(shù)，致力于實現(xiàn)空間目標(biāo)的實時監(jiān)測和高分辨率成像；另一些地區(qū)則側(cè)重雷達(dá)系統(tǒng)的兼容性和多功能性，采用可重構(gòu)天線設(shè)計適應(yīng)不同觀測任務(wù)。
4、然而，相關(guān)天基雷達(dá)空間目標(biāo)成像技術(shù)還存在雙高速運動場景下成像可行位置判定方法缺失、高速相對運動下相控陣波束掃描策略不明確以及非合作目標(biāo)波束精準(zhǔn)指向機制缺失等技術(shù)缺陷。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本申請實施例提供了一種空間目標(biāo)天基微波成像體制設(shè)計方法及裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中雙高速運動場景下成像可行位置判定方法缺失、高速相對運動下相控陣波束掃描策略不明確以及非合作目標(biāo)波束精準(zhǔn)指向機制缺失的問題。
2、本申請實施例的第一方面，提供了一種空間目標(biāo)天基微波成像體制設(shè)計方法，包括：
3、基于軌道動力學(xué)仿真方法確定觀測衛(wèi)星與空間目標(biāo)的交匯歷程，進而確定成像觀測窗口；
4、結(jié)合成像觀測窗口中觀測衛(wèi)星與空間目標(biāo)的相對運動特性和相控陣天線的最大掃描能力確定波束掃描幾何，并生成適配觀測衛(wèi)星與空間目標(biāo)高速相對運動的波束掃描策略；
5、依次執(zhí)行波束展寬捕獲、測角測距、軌道優(yōu)化和窄波束成像，優(yōu)化空間目標(biāo)的軌道預(yù)報誤差，實現(xiàn)波束的精準(zhǔn)捕獲與鎖定；
6、根據(jù)波束掃描策略和優(yōu)化后的空間目標(biāo)的軌道參數(shù)，結(jié)合合成孔徑成像算法與誤差補償實現(xiàn)空間目標(biāo)的高精度成像。
7、本申請實施例的第二方面，提供了一種空間目標(biāo)天基微波成像體制設(shè)計裝置，包括：
8、仿真模塊，被配置為基于軌道動力學(xué)仿真方法確定觀測衛(wèi)星與空間目標(biāo)的交匯歷程，進而確定成像觀測窗口；
9、掃描策略確定模塊，被配置為結(jié)合成像觀測窗口中觀測衛(wèi)星與空間目標(biāo)的相對運動特性和相控陣天線的最大掃描能力確定波束掃描幾何，并生成適配觀測衛(wèi)星與空間目標(biāo)高速相對運動的波束掃描策略；
10、成像模塊，被配置為依次執(zhí)行波束展寬捕獲、測角測距、軌道優(yōu)化和窄波束成像，優(yōu)化空間目標(biāo)的軌道預(yù)報誤差，實現(xiàn)波束的精準(zhǔn)捕獲與鎖定；
11、補償模塊，被配置為根據(jù)波束掃描策略和優(yōu)化后的空間目標(biāo)的軌道參數(shù)，結(jié)合合成孔徑成像算法與誤差補償實現(xiàn)空間目標(biāo)的高精度成像。
12、本申請實施例的第三方面，提供了一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器以及存儲在存儲器中并且可在處理器上運行的計算機程序，該處理器執(zhí)行計算機程序時實現(xiàn)上述方法的步驟。
13、本申請實施例的第四方面，提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，該計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機程序，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述方法的步驟。
14、本申請實施例與現(xiàn)有技術(shù)相比存在的有益效果是：
15、本申請實施例首先基于軌道動力學(xué)仿真方法確定觀測衛(wèi)星與空間目標(biāo)的交匯歷程，進而確定成像觀測窗口；然后結(jié)合成像觀測窗口中觀測衛(wèi)星與空間目標(biāo)的相對運動特性和相控陣天線的最大掃描能力確定波束掃描幾何，并生成適配觀測衛(wèi)星與空間目標(biāo)高速相對運動的波束掃描策略；接下來依次執(zhí)行波束展寬捕獲、測角測距、軌道優(yōu)化和窄波束成像，優(yōu)化空間目標(biāo)的軌道預(yù)報誤差，實現(xiàn)波束的精準(zhǔn)捕獲與鎖定；最后根據(jù)波束掃描策略和優(yōu)化后的空間目標(biāo)的軌道參數(shù)，結(jié)合合成孔徑成像算法與誤差補償實現(xiàn)空間目標(biāo)的高精度成像，能夠?qū)崿F(xiàn)雙高速運動成像可行位置判定，構(gòu)建穩(wěn)定高效的相控陣波束掃描策略，實現(xiàn)了非合作目標(biāo)的高精度波束指向，提高了空間目標(biāo)成像的精度與可靠性。
1.一種空間目標(biāo)天基微波成像體制設(shè)計方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間目標(biāo)天基微波成像體制設(shè)計方法，其特征在于，基于軌道動力學(xué)仿真方法確定觀測衛(wèi)星與空間目標(biāo)的交匯歷程，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間目標(biāo)天基微波成像體制設(shè)計方法，其特征在于，結(jié)合成像觀測窗口中觀測衛(wèi)星與空間目標(biāo)的相對運動特性和相控陣天線的最大掃描能力確定波束掃描幾何，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空間目標(biāo)天基微波成像體制設(shè)計方法，其特征在于，所述波束掃描策略采用如下方式確定：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空間目標(biāo)天基微波成像體制設(shè)計方法，其特征在于，所述波束掃描策略還采用如下方式確定：
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空間目標(biāo)天基微波成像體制設(shè)計方法，其特征在于，波束的精準(zhǔn)捕獲與鎖定過程采用如下方式實現(xiàn)：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的空間目標(biāo)天基微波成像體制設(shè)計方法，其特征在于，利用實時探測點跡進行軌道優(yōu)化，包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的空間目標(biāo)天基微波成像體制設(shè)計方法，其特征在于，所述波束指向閉環(huán)控制的誤差公式為；其中，為波束指向閉環(huán)控制誤差，為波束指向指令角，為實際反饋角，為指向誤差閾值。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空間目標(biāo)天基微波成像體制設(shè)計方法，其特征在于，根據(jù)所述波束掃描策略和優(yōu)化后的空間目標(biāo)的軌道參數(shù)，結(jié)合合成孔徑成像算法與誤差補償實現(xiàn)空間目標(biāo)的高精度成像，包括：
10.一種空間目標(biāo)天基微波成像體制設(shè)計裝置，其特征在于，包括：
11.一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并且可在所述處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)如權(quán)利要求1至9中任一項所述空間目標(biāo)天基微波成像體制設(shè)計方法的步驟。
12.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1至9中任一項所述空間目標(biāo)天基微波成像體制設(shè)計方法的步驟。