[發(fā)明專(zhuān)利]一種雙基連續(xù)波合成孔徑雷達(dá)遙感成像方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210023800.6
• 申請(qǐng)日: 2012-02-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103245947A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉悅;鄧云凱;王宇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01S13/90
• 分類(lèi)號(hào): G01S13/90;G01S7/02
• 代理公司: 中科專(zhuān)利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 周?chē)?guó)城

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雷達(dá)遙感成像技術(shù)領(lǐng)域，是一種雙基連續(xù)波合成孔徑雷達(dá)遙感成像方法，應(yīng)用于連續(xù)波合成孔徑雷達(dá)對(duì)地觀測(cè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

合成孔徑雷達(dá)技術(shù)是目前對(duì)地遙感、成像及監(jiān)測(cè)的重要技術(shù)手段，它可以實(shí)現(xiàn)全天時(shí)、全天候大覆蓋區(qū)域高分辨率成像，在災(zāi)害監(jiān)測(cè)、戰(zhàn)術(shù)偵查、地形匹配導(dǎo)航、目標(biāo)識(shí)別等方面有著廣泛的應(yīng)用。連續(xù)波合成孔徑雷達(dá)通過(guò)增大脈沖持續(xù)時(shí)間，降低系統(tǒng)的峰值功率，從而大大降低系統(tǒng)體積、質(zhì)量、成本及風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)提高系統(tǒng)的靈活度，在遙感對(duì)地、對(duì)空探測(cè)、戰(zhàn)術(shù)偵查及災(zāi)害監(jiān)測(cè)方面都將發(fā)揮重大作用。由于連續(xù)波合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)基于持續(xù)地發(fā)射和接受脈沖，需要獨(dú)立的發(fā)射與接收天線(xiàn)。如果發(fā)射和接收天線(xiàn)置于同一平臺(tái)，會(huì)帶來(lái)復(fù)雜的天線(xiàn)串?dāng)_和耦合問(wèn)題。本發(fā)明采用雙基模式，將天線(xiàn)分置于兩個(gè)獨(dú)立的平臺(tái)上，解決收發(fā)隔離問(wèn)題并同時(shí)提供更好的靈活性。然而，獨(dú)立收發(fā)平臺(tái)意味著信號(hào)收發(fā)路徑不同，從而導(dǎo)致信號(hào)歷程包含兩個(gè)根號(hào)項(xiàng)。這給雙基連續(xù)波合成孔徑雷達(dá)遙感成像帶來(lái)了很大的困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是給出一種雙基連續(xù)波合成孔徑雷達(dá)遙感成像方法，建立雙基連續(xù)波合成孔徑雷達(dá)回波信號(hào)模型，并利用級(jí)數(shù)反演法方法和傅立葉變化性質(zhì)，精確求解信號(hào)二維解析譜。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種雙基連續(xù)波合成孔徑雷達(dá)遙感成像方法，其包括步驟：

a)采用收發(fā)天線(xiàn)分置，持續(xù)不斷發(fā)射和接收線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)，并在接收信號(hào)的同時(shí)用解斜操作的模式采集回波數(shù)據(jù)；

b)基于收發(fā)平臺(tái)的空間幾何關(guān)系，精確描述信號(hào)的回波延時(shí)，建立接收信號(hào)的時(shí)域模型；

c)根據(jù)b)步的時(shí)域模型，建立雙基連續(xù)波合成孔徑雷達(dá)方位時(shí)間-距離頻率域回波信號(hào)模型；

d)分解c)步的信號(hào)為線(xiàn)性成分及非線(xiàn)性成分兩部分；

e)引入級(jí)數(shù)反演方法(Method?of?Series?Reversion，MSR)，建立信號(hào)非線(xiàn)性成分的二維頻域模型；

f)利用傅立葉變化的性質(zhì)，推導(dǎo)完整信號(hào)二維頻譜與信號(hào)非線(xiàn)性成分二維頻域表達(dá)式之間的關(guān)系，從而建立雙基連續(xù)波合成孔徑雷達(dá)信號(hào)二維頻譜模型。

所述的雙基連續(xù)波合成孔徑雷達(dá)遙感成像方法，其所述b)步，參照連續(xù)波體制下距離向時(shí)間變量對(duì)回波延時(shí)的影響，分析信號(hào)回波延時(shí)，建立精確的回波信號(hào)時(shí)域模型，精確描述雙基連續(xù)波合成孔徑雷達(dá)回波信號(hào)特性。

所述的雙基連續(xù)波合成孔徑雷達(dá)遙感成像方法，其所述d)步中，因?yàn)殡p基體制雷達(dá)回波歷程包含雙根號(hào)，將回波信號(hào)分解為線(xiàn)性相位成分及非線(xiàn)性相位成分兩部分，對(duì)非線(xiàn)性成分進(jìn)行傅立葉變化，利用級(jí)數(shù)反演法求解傅立葉變換過(guò)程中的駐定相位點(diǎn)，從而得到信號(hào)非線(xiàn)性的頻域表達(dá)式。

所述的雙基連續(xù)波合成孔徑雷達(dá)遙感成像方法，其所述e)步，根據(jù)傅立葉變換的性質(zhì)，通過(guò)回波信號(hào)和信號(hào)非線(xiàn)性相位成分的關(guān)系，推導(dǎo)出回波信號(hào)二維頻譜與信號(hào)非線(xiàn)性相位成分二維頻域表達(dá)式之間的映射關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)雙基連續(xù)波合成孔徑雷達(dá)二維解析譜公式的建立。

本發(fā)明的有益效果是，突破傳統(tǒng)連續(xù)波合成孔徑雷達(dá)單基模式的局限，實(shí)現(xiàn)雙基連續(xù)波合成孔徑雷達(dá)二維解析譜的求解，并為未來(lái)雙基連續(xù)波合成孔徑雷達(dá)的頻域信號(hào)處理方法研究提供依據(jù)。

附圖說(shuō)明

圖1是雙基連續(xù)波模式下雷達(dá)發(fā)射、接收平臺(tái)和地面目標(biāo)之間的幾何關(guān)系示意圖；

圖2是本發(fā)明的一種雙基連續(xù)波合成孔徑雷達(dá)遙感成像方法流程示意圖；

圖3是仿真場(chǎng)景示意圖；

圖4是采用本發(fā)明方法求解頻譜匹配濾波結(jié)果示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的一種雙基連續(xù)波合成孔徑雷達(dá)遙感成像方法，突破傳統(tǒng)連續(xù)波合成孔徑雷達(dá)的限制，采用收發(fā)天線(xiàn)分置于不同平臺(tái)，持續(xù)發(fā)射和接收信號(hào)的方式接收數(shù)據(jù)，并利用解斜操作降低數(shù)據(jù)率和采樣要求。精確表達(dá)連續(xù)波體制下距離向時(shí)間變量對(duì)回波延時(shí)的影響，獲得精確的回波延時(shí)表達(dá)式，進(jìn)而建立回波信號(hào)時(shí)域模型；根據(jù)回波信號(hào)時(shí)域模型及時(shí)頻域映射關(guān)系，利用級(jí)數(shù)反演法方法解決信號(hào)歷程包含雙根號(hào)項(xiàng)這一難題，求解信號(hào)非線(xiàn)性成分的頻域表達(dá)式；并利用傅立葉變化的特性，推導(dǎo)信號(hào)解析譜與信號(hào)非線(xiàn)性成分頻域表達(dá)式之間的關(guān)系，從而得出完整的信號(hào)頻譜，為雙基連續(xù)波合成孔徑雷達(dá)頻域信號(hào)處理方法提供支撐。