[发明专利]频率分集阵列合成孔径雷达高分辨宽测绘带成像方法

说明书

本发明公开一种频率分集阵列合成孔径雷达高分辨宽测绘带成像方法，主要解决现有技术在高分辨成像模式下测绘带宽受限问题。其实现步骤是：1.设计频率分集阵列的频率增量；2.频率分集阵列根据频率增量确定并发射信号集；3.频率分集阵列接收回波信号，并对该回波信号依次进行矢量化输出和接收波束形成，得到回波信号的快拍矢量；4.对回波信号的快拍矢量进行距离解模糊，得到无距离模糊的回波信号；5.对无距离模糊的回波信号进行成像，得到整个场景的高分辨宽测绘带成像结果。本发明能在空间频率域有效分解距离模糊的回波信号，通过对距离解模糊后的回波信号进行成像，得到高分辨宽测绘带的合成孔径雷达图像，可用于海洋观测和全球测绘。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，更进一步涉及合成孔径雷达SAR高分辨宽测绘带成像技术，可用于海洋观测和全球测绘。

背景技术

合成孔径雷达SAR具有全天时、全天候和远距离对地成像能力，在地形测绘、海洋监测、环境及灾害监视和侦察等方面具有广泛的需求和应用，机载/星载合成孔径雷达逐渐得到各国的广泛研究和应用。一方面，很多实际应用需要对观测场景进行高分辨率成像，例如海洋和陆地监测、地图测绘以及灾害评估等；另一方面，也需要进行大幅宽、宽测绘带的大面积成像，例如土地规划、海洋观测和全球测绘等，宽测绘带成像能够缩短重访时间，大大提高测绘效率。随着地球遥感应用的发展，人们逐渐对合成孔径雷达SAR提出了更高的要求，同时获得高分辨率和宽测绘带合成孔径雷达SAR图像成为一种必然趋势。

合成孔径雷达具有高分辨率成像能力，现有合成孔径雷达能够生成亚米级分辨率的微波遥感图像，其在距离向的高分辨率依靠发射带宽波形信号及脉冲压缩技术来实现，而方位向高分辨率要求雷达与目标具有较大的相对运动从而得到较大的多普勒带宽。然而传统单通道合成孔径雷达系统在高分辨率成像模式下无法实现宽测绘带场景成像，这是因为方位向高分辨率意味着较大的多普勒带宽，为了避免多普勒模糊需要以足够高的脉冲重复频率PRF进行方位采样，然而宽测绘带要求采用低脉冲重复频率PRF来保证测绘带内无距离模糊，高分辨率成像和宽测绘带成像对系统的脉冲重复频率提出了截然相反的要求，这一矛盾在星载雷达中尤为突出。为了解决方位高分辨率与宽测绘带的矛盾，满足实际应用对观测场景同时高分辨率和宽测绘带成像的需求，需要解决多普勒模糊和距离模糊问题。设计新体制的合成孔径雷达系统和有效的解模糊方法是高分辨宽测绘带成像的关键技术。

发明内容

本发明的目的在于提出一种频率分集阵列合成孔径雷达高分辨宽测绘带成像方法，以解决上述已有技术矛盾，在方位向高分辨率成像模式下大幅提高测绘带宽度。

本发明的基本思路是：通过频率分集阵列发射正交波形信号，通过对接收回波信号的矢量化及接收波束形成，通过补偿回波信号的距离依赖特性和发射波束形成实现距离解模糊，通过对所得无距离模糊回波信号进行成像处理，进而得到无模糊成像结果。其实现方案如下：

1)设计频率分集阵列的频率增量Δf：

根据平台速度v和方位分辨率ρa得到脉冲重复频率fr＝1.2v/ρa，其中比例系数1.2为设计裕量；

根据测绘带宽Wg和脉冲重复频率fr得到距离模糊次数其中表示向上取整；