[发明专利]一种多通道调频连续波SAR成像方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体地说，本发明涉及一种多通道调频连续波SAR(Synthetic-aperture radar，合成孔径雷达)成像方法。

背景技术

合成孔径雷达是一种主动微波遥感设备，能够全天时、全天候地实现对地观测，并能透过地表和植被获取地表下信息，在国民经济与军事应用的诸多领域都发挥着重要的作用。

调频连续波SAR是一种体积小、重量轻、造价低和抗干扰能力强的高分辨率雷达成像设备，是当前最主要的一类小型化SAR，广泛应用于无人机等对载荷要求非常苛刻的飞行平台上。目前，美国研制的调频连续波SAR整机重量小于2.5kg，最大耗电量仅为35W，最远作用距离小于4km，成像分辨率为0.5m×0.5m。德国研制的调频连续波SAR射频部件重量小于4kg，最大作用距离4km，测绘带宽度最大为1km，成像分辨率为0.5m×0.5m。荷兰研制的调频连续波SAR射频部件重量小于3千克，整机耗电约为30W，最大工作距离为5km，成像分辨率为0.3m×0.3m。中国研制的调频连续波SAR射频部件重量小于3.5千克，最大工作距离为3km，成像分辨率为0.3m×0.3m。从已有的调频连续波SAR的技术性能上看，这种体制的SAR相比常规的脉冲SAR在重量、体积、功耗等指标上的确有非常明显的优势。但是现有的调频连续波SAR工作距离都非常短，最远的也不过5km。而且测绘带也非常窄，一般在1km左右。这些都限制了调频连续波SAR应用范围。

为了更多的小型化应用需求，必须要从整体上提高调频连续波SAR的系统性能，使之在更远作用距离、更大测绘带宽及更高成像分辨率的模式下工作。通常，解决这个问题的办法有三类：其一是提高发射功率；其二是增加天线孔径；其三是降低PRF(pulse repetition frequency，脉冲重复频率)。提高发射功率可以增加雷达的作用距离和测绘带宽度，但这样一来对器件的要求大为增加，而且增加了系统的复杂度。更为严重的是，在大功率状态下，调频连续波雷达所特有的收发隔离问题将会非常突出，这正是限制调频连续波雷达作用距离的最根本因素。增加天线孔径可以提高天线的放大增益，但这样一方面会限制方位向的分辨率，另外一方面也会限制成像的测绘带宽度。降低PRF可以增加距离向的积累时间，从而提高距离向的处理增益，但这样容易导致高方位向分辨率情况下的频谱混叠。

发明内容

本发明的目的在于克服现有调频连续波SAR远作用距离、宽测绘带宽度及高分辨率等指标的相互约束条件，从整体上提高调频连续波SAR的系统性能，使其满足更多小型化的应用需求。本发明提供一种多通道调频连续波SAR成像方法，利用多个接收通道，突破了方位向分辨率对雷达接收天线孔径的限制条件，使得雷达能够在保持高分辨率的同时获得高的天线增益，并且获得更大的距离向处理增益。

为实现所述目的，本发明的技术解决方案是：一种多通道调频连续波SAR成像方法，该方法包括以下步骤：设多通道调频连续波SAR具有多个通道，①利用一个通道发射调频连续波信号，其它M个通道同时接收，获得M路方位向欠采样的二维调频连续波SAR回波信号；②对上述所获取的M路信号进行二维傅里叶变换，在二维频域进行多普勒解模糊，得到消除方位向混叠的等效单通道信号；③对二维频域的等效单通道信号进行聚焦处理，得到二维高分辨率调频连续波SAR图像。

本发明的技术效果如下：本发明通过采用多个接收通道同时接收，利用数字信号处理方式进行方位解模糊，消除了方位向分辨率对天线孔径的约束条件，使得调频连续波SAR能够在保持高分辨率的同时获得高的天线增益，并且获得更大的距离向处理增益，从而提高调频连续波SAR的整体性能。与现有的单通道调频连续波SAR相比，在相同的发射功率条件下，采用本发明所提供的方法，能够工作在更远的作用距离、更宽的测绘带宽度和更高的成像分辨率模式，从而拓展了调频连续波SAR的应用。

附图说明

图1为本发明多通道调频连续波SAR成像方法流程图；

图2为本发明二维频域方位向解模糊的一个实施例流程图；

图3为本发明二维聚焦的一个实施例流程图；

图4为本发明一个实施例的仿真参数图；

图5为本发明一个实施例的点目标仿真结果图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明提供的一种多通道调频连续波SAR成像方法作进一步详细的解释。

本发明所提供的一种多通道调频连续波SAR成像方法，其实施流程如图1所示，具体包含以下三个步骤：