[發(fā)明專利]一種SAR衛(wèi)星非沿跡曲線成像方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210539371.1
• 申請日: 2022-05-17
• 公開（公告）號: CN115184929A
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王巖;丁澤剛;王軒;陳軻;曾濤
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué);北京理工大學(xué)重慶創(chuàng)新中心
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S7/41
• 代理公司: 北京正陽理工知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 張利萍

本發(fā)明提出了一種適用于SAR衛(wèi)星觀測非沿跡曲線場景的成像方法，能夠克服傳統(tǒng)成像方法由于沿跡約束無法高效觀測斜向曲線場景的問題，解決了SAR衛(wèi)星非沿跡曲線成像模式下的系統(tǒng)設(shè)計難題，可以實(shí)現(xiàn)對非沿跡斜向曲線場景的高效率、高分辨觀測；以最大照射數(shù)量為準(zhǔn)則擬合生成曲線波束腳印，并同時綜合考慮了兩種非沿跡場景走向的輸入方式，解決了SAR衛(wèi)星在傳統(tǒng)沿跡模式觀測下的波束腳印走向單一問題；軌道選取方法，結(jié)合非沿跡曲線波束腳印的下視角空變特性對軌道進(jìn)行篩選，解決了SAR衛(wèi)星非沿跡觀測下的軌道選擇問題；衛(wèi)星構(gòu)型設(shè)計方法，通過控制地表波束腳印中心移動速度，能夠解決SAR衛(wèi)星非沿跡成像中方位分辨率不均勻的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar，簡稱SAR)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種SAR衛(wèi)星非沿跡曲線成像方法。

背景技術(shù)

星載合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一種主動式微波遙感雷達(dá)成像系統(tǒng)，其工作在衛(wèi)星平臺上，可以全天時全天候?qū)Φ乇磉M(jìn)行高分辨觀測。合成孔徑雷達(dá)通過對持續(xù)照射目標(biāo)積累的回波進(jìn)行信號處理，有效利用目標(biāo)回波中的多普勒頻率帶寬，等效地提升了方位向天線長度從而實(shí)現(xiàn)方位向高分辨。星載合成孔徑雷達(dá)不受日照強(qiáng)度與天氣等環(huán)境因素的限制，可以完成地形測繪、資源勘探與戰(zhàn)場態(tài)勢偵查等重要任務(wù)，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展與國防建設(shè)發(fā)揮著重大作用。

傳統(tǒng)星載合成孔徑衛(wèi)星的主要成像模式包括條帶模式、聚束模式、滑動聚束模式、掃描模式與TOPS模式。條帶模式是常規(guī)星載SAR最基本的成像模式，其天線無掃描，方位分辨率僅由天線方位尺寸決定，方位成像帶寬度大；聚束模式中，波束凝視固定區(qū)域，方位分辨率可以很高，但成像帶寬度較小，僅為地表波足尺寸；滑動聚束模式中，波束掃描使地表波束腳印移動速度慢于條帶模式，方位分辨率比條帶模式高，方位成像帶寬度介于條帶模式與聚束模式之間。掃描模式中，方位分辨率較條帶模式更低，波束可在不同子成像帶間切換，實(shí)現(xiàn)更大的距離成像帶寬。TOPS模式中波束也可以在不同子成像帶間切換，但地表波束腳印移動速度快于掃描模式，因此其相對于掃描模式可以實(shí)現(xiàn)更大的方位成像帶寬。上述傳統(tǒng)模式的成像帶均沿衛(wèi)星航跡方向分布，即均為沿跡直線成像帶。其延展方向單一，觀測方式不靈活。實(shí)際目標(biāo)場景往往與衛(wèi)星航跡方向存在一定觀測夾角，且地理走向多變不規(guī)則，如海岸線、公路以及地震帶等斜向曲線場景。傳統(tǒng)成像模式的單一成像帶往往難以完全覆蓋這些目標(biāo)場景。

若單一成像帶無法完全覆蓋目標(biāo)區(qū)域，常規(guī)的解決辦法是通過多條沿跡成像帶拼接觀測，有以下兩種實(shí)現(xiàn)方式：

“單軌分時”觀測：以犧牲方位分辨率為代價擴(kuò)大距離成像帶寬度，在單軌觀測時間內(nèi)在不同成像帶之間進(jìn)行波束切換，例如掃描模式或TOPS模式；

“多軌重訪”觀測：以極大犧牲觀測效率與圖像一致性為代價，衛(wèi)星每軌重訪分別對不同成像帶成像，擴(kuò)大距離向成像帶寬度。

當(dāng)場景較“胖”、且在距離、方位向都有較大延展時，采用多條沿衛(wèi)星航跡的成像帶進(jìn)行拼接觀測是可行的。然而，當(dāng)場景較“瘦”、地理延展較大且不沿衛(wèi)星航跡方向時，采用多條沿衛(wèi)星航跡的成像帶進(jìn)行拼接觀測則效能低下。在上述“單軌分時”、“多軌重訪”分別導(dǎo)致的低方位分辨、長數(shù)采周期的問題外，還存在數(shù)據(jù)冗余大的共性問題：目標(biāo)區(qū)域只占帶拼接后成像帶的很小比例，大量不感興趣區(qū)域的回波亦會被同時存儲與處理，導(dǎo)致星上大資源浪費(fèi)。上述兩種方法無法同時滿足高觀測效率與高分辨率兩個觀測需求，成為傳統(tǒng)模式待解決問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種SAR衛(wèi)星非沿跡曲線成像方法，可以解決傳統(tǒng)星載合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星對斜向曲線場景觀測的問題。

一種SAR衛(wèi)星非沿跡曲線成像方法，包括：

步驟一、根據(jù)輸入的觀測目標(biāo)點(diǎn)或觀測場景走向，生成波束腳印；

步驟二、根據(jù)所述波束腳印，選擇出合適的衛(wèi)星軌道觀測弧段；