[發(fā)明專利]用于懸停平臺(tái)的對(duì)地凝視成像系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110000522.8
• 申請(qǐng)日: 2011-01-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102169179A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王東進(jìn);楊予昊;郭圓月;劉發(fā)林;徐浩;馬遠(yuǎn)鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S13/89
• 分類號(hào): G01S13/89
• 代理公司: 北京市立方律師事務(wù)所 11330
• 代理人: 張磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雷達(dá)、微波遙感及精確制導(dǎo)領(lǐng)域的成像技術(shù)，具體而言，本發(fā)明涉及用于懸停平臺(tái)的對(duì)地凝視成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)

懸停平臺(tái)作為各種電子設(shè)備搭載平臺(tái)，在空間預(yù)警、戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視、電子對(duì)抗等方面已經(jīng)在實(shí)際中得到應(yīng)用。懸停平臺(tái)可搭載各種遙感、預(yù)警、干擾、偵察等系統(tǒng)，具有滯空時(shí)間長(zhǎng)、載荷能力強(qiáng)，覆蓋區(qū)域廣、費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)。

在凝視觀測(cè)的成像條件下，雷達(dá)系統(tǒng)與觀測(cè)區(qū)域內(nèi)目標(biāo)保持相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)實(shí)孔徑雷達(dá)系統(tǒng)是一種公知的雷達(dá)系統(tǒng)。傳統(tǒng)的實(shí)孔徑成像雷達(dá)系統(tǒng)，包括波束掃描雷達(dá)系統(tǒng)、相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)及焦平面成像雷達(dá)系統(tǒng)等。實(shí)孔徑雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)置收發(fā)陣元的大規(guī)模真實(shí)陣列，通過(guò)波束合成形成大的觀測(cè)孔徑來(lái)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行成像。由于陣列天線波束效應(yīng)的影響，要獲得高分辨率的反演圖像，需要增大陣列的橫向孔徑，導(dǎo)致陣列規(guī)模過(guò)大，造價(jià)過(guò)于昂貴。在懸停平臺(tái)的體積和重量受限制的情況下，波束掃描雷達(dá)雷達(dá)系統(tǒng)應(yīng)用于懸停平臺(tái)的可實(shí)現(xiàn)性較弱。另外，由于波束覆蓋范圍的限制，波束掃描雷達(dá)系統(tǒng)需要利用機(jī)械掃描方式改變波束方向；相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)用計(jì)算機(jī)控制波束的形成和掃描；焦平面成像雷達(dá)系統(tǒng)則利用天線陣的偏焦實(shí)現(xiàn)多波束，然后利用多個(gè)“饋源”對(duì)觀測(cè)區(qū)域同時(shí)照射。若用傳統(tǒng)的實(shí)孔徑雷達(dá)系統(tǒng)完成對(duì)地的大范圍凝視成像，系統(tǒng)技術(shù)要求和成本花費(fèi)將大大增加，并且成像分辨率受天線的孔徑所限制。

因此，有必要提出一種有效的技術(shù)方案，解決現(xiàn)有技術(shù)中難以支持應(yīng)用于懸停平臺(tái)的對(duì)地凝視高分辨雷達(dá)成像、大范圍凝視成像的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一，特別是通過(guò)在懸停平臺(tái)引入基于時(shí)空兩維隨機(jī)輻射場(chǎng)的高分辨微波凝視成像方法，實(shí)現(xiàn)為懸停平臺(tái)提供了對(duì)地面目標(biāo)高空間分辨率的成像功能。

本發(fā)明實(shí)施例提出了一種用于懸停平臺(tái)的對(duì)地凝視成像系統(tǒng)，包括發(fā)射機(jī)模塊，信號(hào)處理模塊以及接收機(jī)模塊，

所述發(fā)射機(jī)模塊，所述發(fā)射機(jī)模塊包括隨機(jī)輻射源單元和發(fā)射天線單元，所述隨機(jī)輻射源單元用于以預(yù)定觀測(cè)視角產(chǎn)生并發(fā)射隨機(jī)信號(hào)，所述發(fā)射天線單元通過(guò)多相位中心的天線向外輻射形成隨機(jī)分布的口面場(chǎng)，隨空間傳播后在波束覆蓋區(qū)域形成時(shí)空兩維隨機(jī)輻射場(chǎng)；

所述信號(hào)處理模塊，與所述發(fā)射機(jī)模塊相連，通過(guò)隨機(jī)輻射源單元的發(fā)射信號(hào)形式、發(fā)射機(jī)天線構(gòu)型分布、發(fā)射機(jī)到覆蓋區(qū)的高程距離、觀測(cè)視角，計(jì)算得到所述時(shí)空兩維隨機(jī)輻射場(chǎng)的分布數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)所述時(shí)空兩維隨機(jī)輻射場(chǎng)分布的精確定標(biāo)，將所述時(shí)空兩維隨機(jī)輻射場(chǎng)分布數(shù)據(jù)輸入到所述接收機(jī)模塊；

接收機(jī)模塊，用于根據(jù)所述接收機(jī)模塊的接收天線單元接收散射回波信號(hào)，對(duì)所述散射回波信號(hào)與所述信號(hào)處理模塊輸入的所述時(shí)空兩維隨機(jī)輻射場(chǎng)分布信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)處理單元處理，輸出高分辨率反演圖像。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述隨機(jī)輻射源單元用于以預(yù)定視角產(chǎn)生并發(fā)射隨機(jī)信號(hào)包括以下任意一種模式：

所述隨機(jī)輻射源單元以正下視工作模式發(fā)射隨機(jī)信號(hào)；

所述隨機(jī)輻射源單元以斜視工作模式發(fā)射隨機(jī)信號(hào)；

所述隨機(jī)輻射源單元以大斜視工作模式發(fā)射隨機(jī)信號(hào)。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述正下視工作模式為觀測(cè)視角γ≤1.72°；

所述斜視工作模式為觀測(cè)視角1.72°＜γ≤75°；

所述大斜視工作模式為觀測(cè)視角75°＜γ≤86.8°。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述接收機(jī)模塊包括接收天線單元，回波存儲(chǔ)與預(yù)處理單元和關(guān)聯(lián)處理單元，

所述接收天線單元，用于接收所述波束覆蓋區(qū)域的散射場(chǎng)rec(t)，其中，所述波束覆蓋區(qū)域的面積為s′，為總的時(shí)空兩維隨機(jī)輻射場(chǎng)，所述波束覆蓋區(qū)域的目標(biāo)散射系數(shù)為

所述回波存儲(chǔ)與預(yù)處理單元，用于接收所述接收天線單元輸出的信息并存儲(chǔ)，預(yù)處理后輸入所述關(guān)聯(lián)處理單元；

所述關(guān)聯(lián)處理單元，用于對(duì)所述接收天線單元輸出回波信號(hào)與輻射場(chǎng)演算單元模塊的輸出輻射場(chǎng)信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)處理單元，再通過(guò)信息重組而獲得高分辨目標(biāo)信息。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，單個(gè)發(fā)射源的輻射場(chǎng)為：所述總的時(shí)空兩維隨機(jī)輻射場(chǎng)為：

其中，N為輻射源的個(gè)數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在斜視工作模式下，對(duì)遠(yuǎn)距離區(qū)域?qū)崿F(xiàn)經(jīng)幾何校正后的高分辨率凝視成像：

首先進(jìn)行子空域分解，等效于按照距離門對(duì)散射回波進(jìn)行分割，得到一系列子回波；

對(duì)每個(gè)子空域，以隨機(jī)輻射源單元為核心的發(fā)射機(jī)模塊發(fā)射時(shí)空二維隨機(jī)輻射場(chǎng)，將子回波信號(hào)與所述信號(hào)處理模塊輸出進(jìn)行關(guān)聯(lián)處理單元。如此依次反演得到每一個(gè)子空域的散射強(qiáng)度大小；

對(duì)所有的子空域進(jìn)行拼接，得到整體斜視區(qū)域的高分辨雷達(dá)圖像。