[其他]繞軌道運行的立體成象雷達的方法和系統

無效

• 申請號: 87102569
• 申請日: 1987-03-31
• 公開（公告）號: CN87102569A
• 公開（公告）日: 1987-10-28
• 發明（設計）人: 米爾頓·布魯斯·胡佛
• 申請（專利權）人: 固特異航天公司
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S13/06
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 何關元,何耀煌

在攝影行業中，人們早就知道獲得立體航空攝影照片的意義。這種立體照片提供了其中存在垂直高度信息的三維圖象。由觀察兩張重疊的照片就可得到三維圖象。人們還知道，通過觀察兩組重疊的雷達圖象也能夠獲得立體雷達圖象;然而，這是難于做到的。在立體攝影術中該對照片具有相同的照射角度，并因之具有相同的陰影，這是因為在照片之間太陽的角度不存在可鑒別的變化。在雷達中，通過發射電磁能脈沖來達到對目標的照射。當前，立體雷達系統需要兩個分開的、經過圖象區域的通道，用以獲得兩組雷達圖象。在第一通道中，脈沖被發射到目標表面，接著被接收機接收。對隨后的通道來說，以不同于第一通道的射角發射第二個脈沖。接著被在不同于第一次記錄的位置上的接收機接收。由于發射兩束不同的脈沖，兩組不同的陰影和（或）反向散射將會產生（這一點與攝影術不同），這將阻止圖像的收斂，而導致不好的圖像質量。如果采用陡的雷達照射俯角來避免這些陰影，那末，由于區域壓縮而損害了圖象的精度。為了回避這個問題，已經采取了各種技術。

已被采用和（或）研究的、用于搜集立體雷達圖象的一些技術包含多個以不同的地面距離偏移經過待成象表面的通道。這些偏移可能歸于從一個通道到另一通道的該行星的旋轉。這導致對重疊復蓋面的大小的不良的影響，因而角度視差隨著軌道的偏心，衛星在該軌道中的位置以及該軌道的園度而強烈地變化。這樣，高程比例尺將是變化不定的;對于每項新的軌道條件，必須重新計算高程比例尺。另一種技術必須包括以下操作，即，在后面的軌道上改變天線方向，以改變觀察角度。又一種技術需要由第一通道發射和接收雷達信號，而由第二通道用雷達高度表收集垂直高度信息。所有這些技術都必須處理來自一個以上的軌道的數據，以便為精確地確定地形要素的地面位置提供完整的數據。大多數技術被限于某些軌道，并且對這些軌道的一些區段來說不能提供完整的數據。

接收機之間的最大角差被限于天線的波束垂直角度寬度。比較大的角差，由于軌道通道間的行星旋轉而消除了所有重疊復蓋面，并因此消除了立體圖象，而較小的位移給出比較大的重疊復蓋面，但具有逐漸小的角差。這樣，當前所獲得的立體圖象僅限于那些非常小的軌道段，這些軌道段在天線的有限的復蓋角范圍內提供了軌道通道間的位移。對于任何給定的行星軌道方位，大部分行星表面不能被形成立體像。在軌道通道之間將天線重新瞄準，能夠增加角差，并且能夠對軌道的某些部分給出完全的重疊復蓋面;但是，這需要復雜的和精確的天線瞄準控制系統，而只能對有限的緯度范圍提供立體圖象。

為了提供單一的航空立體雷達技術（包括用于飛機，但不包括用于宇宙飛船）已經提出了幾種技術。此外，正如上面所討論的，這些技術具有許多相同的缺點。在這些技術中，使用單一的飛行器而發射兩種不同性能的雷達波束方向圖。這種技術需要采用兩種扇形波束方向圖，用以產生圖象上的視差（見G.E.卡爾森（Carlson）寫的“用于獲得立體雷達圖象的技術的性能比較”IEEE????Transaction????on????Geoscience????Electronics，VGE-12，P114-122，（1974））。

在F.W.利泊爾（Leberl）寫的“衛星雷達通信學”第一篇（Satellite????Radargrammetry-Phase????Ⅰ）中（工科大學和格拉茨研究中心（Technical????University????and????Graz????Research????Center），1982年），敘述了上述各種方法的清楚詳盡的討論。

本發明提供一種采用陡的視角而消除了大部分變量、具有與軌道無關的定值的單通道雷達系統。高程比例尺將是固定的，并且僅僅是復蓋面范圍和軌道高度的函數。因為所需要的角差是自動產生的而與行星的旋轉運動無關，所以本系統能夠從任何給定的成象軌道、對任何表面位置產生整個待成象的衛星掃描帶寬度的立體圖象。這樣一種雷達系統對于將來的地球資源勘探，地球資源的連續監視和軍事上的全天候瞄準任務是非常有用的。

本發明使得以單一通道同時從兩個不同觀察角收集完整的立體照片的數據成為可能。發射機將信號發射到行星，此信號被反射回來，并且被兩個隔開的接收機所接收。每個接收機記錄完整的表面圖象，但是兩個接收機從不同的角度記錄，這很象人的眼睛一樣。在綜合信息時，這兩幅圖象的不同的復蓋產生一幅三維的圖象，從中可以確定垂直高度信息。可以通過使用衛星、航天飛機、飛機等等來實施這項技術。