[发明专利]一种星载SAR的全方位观测方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，具体地说，是指一种星载合成孔径雷达（简称SAR）的全方位观测方法。

背景技术

合成孔径雷达是一种侧视成像雷达，SAR的主要工作模式包括条带模式、聚束模式、扫描模式、滑动聚束模式、TopSAR模式，采用这些工作模式的SAR对目标的观测在一次过顶时只能实现对目标的一侧照射，即使雷达天线采用左右视切换技术也无法对目标或区域进行360度全方位观测。

机载平台由于可以通过合适的航路规划和波束调整，如设定在等高度面按圆轨迹飞行、同时圆轨迹中心点的地面投影点为观测目标或区域中心时，能够实现对目标的全方位观测，这就是圆轨迹SAR，对应的雷达图像能够获得较之常规工作模式更多的目标信息。

而星载SAR平台通常采用太阳同步极轨道，以尽可能的获取太阳能，从而保证全天时、全天候的对地观测。此时，由于卫星近似沿着平行经线的方向飞行，采用常规SAR工作模式的系统也只能进行左侧或右侧的沿纬度方向的观测，无法进行沿经度方向的观测。即使通过卫星组网，也很难实现目标区域的全方位观测。

与此同时，实际的目标的物理特性呈现后向散射各项异性的特征，全方位的观测能够最大程度的获取目标的有效信息，为雷达图像的应用具有十分重要的价值。由于机载平台受领空、续航能力等条件限制，有效的星载平台的SAR全方位观测方法对于遥感应用更有价值。

发明内容

本发明的目的是针对星载平台不能实现圆轨迹全方位观测的问题，提出一种星载SAR的全方位观测方法，利用地球自转和卫星绕飞运动，采用中等倾角圆轨道，具有升轨和降轨两个近似垂直的过顶方向，并配合雷达左右两个方向的双侧视观测，实现对同一目标的四次不同角度的观测，完成基于单星SAR的目标全方位观测。

一种星载SAR的全方位观测方法，包括以下几个步骤：

步骤一：

轨道参数设计：根据观测区域纬度范围，输入轨道高度，改变轨道倾角参数，直至卫星平台的星下点覆盖观测区域所在的纬度范围；

步骤二：

工作时序控制：根据轨道参数和天线能力，设计雷达四次过顶时的开关机时间和天线波控规律，在每次雷达开机工作，并调整天线波束指向，发射线性调频信号，并接收回波信号，如此反复，直至雷达关机停止工作；

步骤三：

回波信号处理：分别将四次开机的存储的回波信号分别进行成像处理，采用后向投影算法完成单次观测图像的聚焦处理，再利用多源融合的方法完成四次观测图像的信息融合处理。

上述目标观测区域纬度范围在南纬60度至北纬60度之间。

上述轨道倾角范围在30度至60度之间。

本发明的优点在于：

（1）本发明中提出的大倾角轨道SAR能够克服极轨SAR无法沿经度方向观测的缺点；

（2）本发明中提出全方位观测方法能够实现目标的全方位观测，既提高了目标多角度信息的获取能力，又能提高SAR系统的重访能力。

附图说明

图1是本发明本发明的方法流程图；

图2是本发明的星下点轨迹示意图；

图3是本发明的星下点轨迹局部放大示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明是一种星载SAR的全方位观测方法，流程如图1所示，包括以下几个步骤：

步骤一、轨道参数设计：根据观测区域纬度范围，输入轨道高度，改变轨道倾角参数，直至卫星平台的星下点覆盖观测区域所在的纬度范围，具体为：

（1）输入观测区域的纬度范围Lat_min～Lat_max（单位为度），Lat_min和Lat_max满足下式：

-60<Lat_min<Lat_max<60  （1）

其中：Lat_min表示观测区域纬度的最小值，Lat_max表示观测区域纬度的最大值，Lat_min和Lat_max满足公式（1），则表明目标观测区域纬度范围在南纬60度至北纬60度之间。

（2）获取卫星高度H、偏心率e、升角点赤经θ、近地点俯角Λ、设定轨道倾角初值I和补偿ΔI，其中I≥30，ΔI为小于30的正数，利用卫星仿真工具包（Satellite Tool Kit，STK）软件分别仿真轨道倾角等于I+n*ΔI对应生成星下点轨迹，其中n为从1开始的正整数，且I+n*ΔI≤60，星下点轨迹示意图如图2所示，直至星下点轨迹覆盖待观测区域的纬度范围，记录此时的轨道倾角Iopt。