[发明专利]一种阵列可伸缩式便携MIMO‑SAR测量雷达系统及其成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信及合成孔径成像雷达的技术领域，具体涉及一种阵列可伸缩式便携MIMO-SAR测量雷达系统及其成像方法。

背景技术

现有用于低可探测目标电磁散射诊断的成像测量雷达主要包括采用转台旋转目标测量的逆合成孔径雷达(ISAR)和采用直线导轨机械扫描测量的合成孔径雷达(SAR)成像系统。对于真实低可探测目标的散射特性诊断测量，ISAR成像需要构建专用的目标转台和支撑系统，通过转台的机械旋转合成成像孔径，实现对目标的方位高分辨力成像测量[参见文献1-3]；直线导轨扫描SAR成像则需要构建一段足够长的精密导轨，目标固定放置于雷达视线前方，雷达则沿导轨作机械扫描以合成直线孔径，从而实现对被测目标的方位高分辨力成像[参见文献4]。

由于转台ISAR成像设备需要建立复杂、精密且庞大的大型目标转台，先进国家已装备用于低可探测目标使用现场目标散射诊断成像的测量雷达均采用导轨扫描SAR体制。此外，由于需要做机械旋转或扫描，上述两种测量体制的雷达对真实目标进行高分辨力诊断成像时都需要耗费很长的扫描测量时间，实时性差，且全套测量装备比较庞大，难以实现小型化，便携性差。尽管采用多输入多输出合成孔径雷达(MIMO-SAR)进行测量的技术也已提出[参见文献5]，但现有方案没有解决阵列尺寸同测量横向分辨力之间的矛盾。

与本发明相关的现有技术分析如下：

现有技术一：采用金属低散射支架的静态测试场转台目标ISAR成像雷达

在低可探测目标设计和研制阶段，主要在室内紧缩场和室外全尺寸目标静态测试场，将目标安装在低散射金属支架上，通过转台旋转实现对目标的ISAR高分辨力诊断成像。

以美国为例，所拥有的室内外测试场主要包括空军的先进室内紧缩场、RATSCAT和RAMS测试外场等，陆军阿伯丁实验中心、ERADS紧缩场等，海军大西洋测试靶场、雷达反射实验室、水面作战中心测试场，NASA的兰利研究中心紧缩场、埃姆斯-德莱登研究中心测试场，工业界和相关研究机构包括洛-马公司的Helendale室外RCS测试场、通用原子能公司Gray Butte室外RCS测试场、诺-格公司Tejon室外RCS测试场、以及桑迪亚国家实验室的倒V形测试外场等。欧洲和其他一些国家也建有先进的室内和室外测试场，如法国的CELAR测试场、德国EADS的紧缩场和室外静态测试场、英国泰利斯公司RCS测试场、南非国防研究院的静态测试场等。图1示出了美国空军国立散射测试场RATSCAT场多个场区之一的场景图。

采用地平场设计和低散射金属目标支架是国内外先进测试外场最重要的两大特点，其中采用地平场也是外场不同于大多数室内场(自由空间场)之最显著区别所在。采用地平场设计的RCS测试外场除了需要铺覆具有良好反射系数的主反射区和消除任何严重杂波影响的清扫区外，还需根据不同测试波段，调整雷达天线和目标高度等几何关系和系统参数，从而利用测试场主反射区地面的多径反射来提高测量过程中的接收信噪比。

现有技术一的缺点：此类测试场的背景电平得到良好设计和精准控制，具有较高的RCS和高分辨力成像诊断测量精度，但由于需要将被测目标安装在低散射金属目标支架上，如图2所示，它要求在被测目标上预留目标转台安装孔位，会在一定程度上破环目标的固有结构，因此仅适用于目标模型或原型机测量，不能用于低可探测目标生产阶段的出厂验收和目标作战使用过程中的维护测量。

现有技术二：转台目标近场测量ISAR成像

在低可探测目标生产和出厂验收阶段，其RCS诊断成像测量一般采用转台目标近场测量技术。图3示出了美国洛-马公司生产的F-35隐身飞机出厂验收阶段的近场RCS诊断成像测试设施，该设施的特殊要求包括：大的静区、能够在生产环境快速可靠地完成全尺寸飞机测试。每一架F-35飞机都必须进行全尺寸RCS成像诊断测量，以验证其隐身特性满足设计要求。洛-马公司在F-35飞机的总装地在德克萨斯州福特沃斯，建设了一个专用的室内RCS验收测试设施(Acceptance Test Facility，ATF)来执行交付客户前的对飞机隐身性能的最后测试。