[发明专利]一种合成孔径雷达宽幅扫描实现方法和装置

说明书

本发明提供了一种合成孔径雷达宽幅成像实现方法及装置。其包括：基于脉间切换的多个俯仰波束指向调整；接收不同俯仰波束指向的回波信号，得到不同距离区间的雷达回波信号；对不同距离区间的雷达回波信号进行成像处理，分别得到不同距离区间的图像；对不同距离区间的图像数据进行拼接处理，得到大幅宽的雷达图像。利用本发明可在获得宽幅图像的同时，又保证了成像的分辨力，解决了对地合成孔径雷达在宽幅成像时分辨力下降的问题。

技术领域

本发明涉及机载/星载合成孔径雷达技术领域，尤其是相控阵合成孔径雷达宽幅扫描成像的方法和装置。

背景技术

波束扫描合成孔径雷达(Scan SAR)不仅能在较宽的角度范围内改变其观测视角，而且能够大大扩展其一次通过观测地区时的观测带宽度。这对改进成像效果和对变化较快的大规模地表现象的观测，例如土壤水分的确定、农作物生长变化、洪水灾害和大规模海洋现象的监测等，以及缩短全球覆盖的重复观测周期都是很重要的。

在ScanSAR中，天线的若干个不同波位的覆盖区以适当方式组合起来，从而得到扩展了的组合观测带宽度。它在若干个不同天线波位之间合理分配成像时间，以得到全部组合观测带宽度上的连续的雷达图像。最终将不同组合观测带宽上的雷达图像进行拼接处理，就可以获取较宽测绘带的雷达图像。

常用的ScanSAR成像方法是通过周期性调整波束在俯仰向的指向角来获得距离宽幅测绘带，它通过在多个子测绘带间切换，来扩展其一次通过观测地区时的观测带宽度，从而实现宽测绘带观测，波束首先在第一个子测绘带工作一段时间，再切换到第二个子测绘带。对所有子测绘带完成扫描后，再回到第一个子测绘带继续工作。为了地面图像能够连续，ScanSAR需要在合成孔径时间内完成对所有子测绘带的观测，在每个测绘带观测的时间就会比较少。从目标的角度看，就是把原来的合成孔径时间，与在同一方位向不同测绘带的目标分享，各占一段。由于波束在方位向的不连续使得图像在方位向存在明显的扇贝效应，并且图像的方位模糊比和输出信噪比不一致。

如申请号为CN201811394748.9公开的一种基于多脉冲组合的SAR宽幅成像方法，该方法基于多脉冲组合序列循环发射多脉冲；接收所述多脉冲的回波信号，并对接收的回波信号进行解码，以得到不同距离区间的雷达回波信号；根据不同距离区间，对所述雷达回波信号进行处理，以得到大幅宽的合成孔径雷达图像。利用本发明的多脉冲组合方法，可以消除合成孔径雷达工作参数制约对提高成像幅宽的限制，实现大幅宽合成孔径雷达成像。该方案中的方法适用于数字体制雷达，需要实时计算各脉冲相位，实现脉冲级切换，理论上可行，工程实现上难度较大，且方案重点在于脉冲的编码，对信号处理、图像拼接等方面未有描述。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于宽幅成像时带来的分辨率下降等问题，提供一种合成孔径雷达宽幅扫描成像的方法和装置的工作架构和主要实现途径，以大幅提高合成孔径雷达宽幅扫描成像雷达的综合探测性能。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的，

一种合成孔径雷达宽幅成像实现方法，包括以下步骤：

步骤1.根据系统幅宽要求提前计算不同俯仰指向的波束控制码，采用配置文件的方式预先加载到任务控制器；

步骤2.在雷达进入工作态前，将波束控制码写入时序控制FPGA缓存；

步骤3.时序控制FPGA产生工作时序，每个时序周期切换不同波束指向的码值，并同步更新到波束控制装置，波束控制装置在时序发射周期内控制天线单元TR组件；

步骤4.数字收发装置根据时序节拍采集回波IQ数据，完成IQ数据和工作参数的打包处理，并输出到信号处理装置；

步骤5.信号处理装置对不同波束指向的回波IQ数据进行分类，获取相同指向的回波数据，当积累一定的脉冲数据后，分别进行成像处理，获取不同波束指向对应的雷达图像数据，并输出到图像显示装置；