[发明专利]一种方位多通道脉内聚束SAR成像方法

说明书

本发明涉及合成孔径雷达成像技术领域，特别涉及一种方位多通道脉内聚束SAR成像方法。成像方法包括如下步骤：将长脉冲信号分解为多个子脉冲信号，并进行相位调制；将子脉冲信号发射到不同的方位子场景；将全孔径天线沿方位向分解为多个子孔径天线接收回波信号；对各个子孔径接收到的回波信号进行APC相位解调、分离；补偿相位解调过程中剩余的常数相位；将处理后的子脉冲回波信号在距离向对齐；将处理后的子脉冲回波信号进行子多普勒频带的合成，得到总的多普勒频带；聚焦成像。本发明的方位多通道脉内聚束SAR成像方法，可以接收到被照射场景的所有回波；另外，采用方位向空域滤波技术分离信号，其性能不会受到地面场景起伏的影响。

技术领域

本发明涉及合成孔径雷达成像技术领域，特别涉及一种方位多通道脉内聚束SAR成像方法。

背景技术

合成孔径雷达(SAR)装载于高超声速平台(例如高超声速飞机、卫星等)时，由于平台的高速运动，地面场景回波的多普勒展宽非常严重，为满足奈奎斯特采样定律，保证方位信号没有模糊，系统需要采用很高的脉冲重复频率(PRF)。高的PRF将导致距离维采样窗长度减小，当雷达俯仰维波束的覆盖范围很宽或是需要对很宽的场景进行成像时，将不可避免地会出现距离模糊或距离盲区。因此，对于高超声速平台载SAR系统，距离维宽测绘带与方位维高分辨率构成一对矛盾。目前常用的成像模式仅在某一方面有所专长，聚束SAR和滑动聚束SAR的方位分辨率可以很高，但是距离测绘带宽度受限，且方位测绘带也不连续；Scan和TOPS模式的距离观测范围很广，却是以牺牲方位分辨率为代价的；条带SAR仅可以得到中等的分辨率和测绘带宽度。

为了解决高分辨率与宽测绘带之间的矛盾，国内外学者提出了多通道系统体制，可以分为俯仰维多通道和方位维多通道。俯仰维多通道系统采用高的PRF保证方位回波信号没有模糊，并且系统在俯仰维采用多个通道同时接收场景回波，通过俯仰维空域波束形成技术抑制距离向模糊信号，然后完成成像处理。方位维多通道系统则采用较低的PRF收发信号，保证距离向不出现模糊，并在方位维采用多个通道同时接收场景回波，以空间采样代替时间采样的不足，然后通过方位维空域波束形成技术获得无模糊的二维信号，最后完成成像处理。

目前，国内外学者已经对这两种多通道系统作了大量的研究工作，并在通道误差估计和补偿技术、空域波束形成技术、系统优化技术等方面取得了大量的研究成果。然而，常规的多通道系统通常利用子孔径发射宽带线性调频信号，所有通道同时接收场景回波。发射天线面积较小，增益小，这会导致场景回波信噪比低，可能无法满足成像需求。

为了同时兼顾距离维测绘带宽、方位维分辨率和回波信噪比问题，科研人员提出了多维波形编码技术，比较典型的有：

(1)、Gerhard Krieger等人在“Multidimensional Waveform Encoding:A NewDigital Beamforming Technique for Synthetic Aperture Radar Remote Sensing,[J],IEEE Transactions on GRS，2008，46(1):32-46.”提出的俯仰维多维波形编码技术，发射信号时采用全孔径天线发射信号，并且将长脉冲信号分为多个子脉冲，控制天线波束使不同子脉冲照射不同距离维子测绘带；接收回波时采用俯仰维多个通道同时接收，然后通过多通道系统提供的空域自由度分离出各个子测绘带的回波；完成各子测绘带的成像后，沿距离向拼接即可得到宽测绘带成像结果。然而，该方案采用俯仰维空域滤波技术分离信号，其性能容易受到地面场景起伏的影响。