[发明专利]一种合成孔径雷达成像方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，特别涉及一种合成孔径雷达成像方法及装置。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)卫星是将SAR搭载到卫星上，进行对地观测，由于采用微波成像技术，可实现全天时、全天候观测，是重要的对地观测手段。

滑动聚束是SAR卫星的一种成像模式，该模式利用方位向波束正向扫描，减慢波束足印地面移动速度，实现高分辨率成像。滑动聚束模式的方位向分辨率，主要由天线方位向波束的扫描速度和最大扫描角度决定。

方位向波束扫描有两种可能的实现方式，分别为电扫描和机械扫描。二者都能实现方位向波束扫描操作，但它们的特点不同。

电扫描一般由平面相控阵天线或者带有馈电网络的抛物反射面天线实现。图1-1为天线波束电扫描实现滑动聚束成像的示意图。如图1-1所示，在t1、t2、t3时刻，SAR卫星的姿态是没有发生变化的。天线波束电扫描通过控制不同阵元天线的信号相位和幅度，获得所要求的天线方向图，从而能快速改变天线波束的指向和形状，实现方位向波束扫描。电扫描方式具有灵活、快速的特点，但是当波束指向远离天线法向时，电扫描方式会产生栅瓣增益上升、波束展宽以及主瓣增益下降等方向图畸变，使系统的性能指标恶化。尽管通过增加整列天线单元个数能够大幅减弱、甚至完全消除上述缺点,但大量的天线单元会使整个SAR天线系统的重量、复杂度和成本急剧上升。

图1-2为天线波束机械扫描实现滑动聚束示意图。如图1-2所示，在t1、t2、t3时刻SAR卫星的姿态角在发生变化。机械扫描通过姿态控制系统控制卫星平台的姿态角，使固定在平台上的雷达天线波束指向连续变化；或者是通过动力系统直接控制雷达天线的机械运动，使它的波束指向连续变化，实现方位向扫描。机械扫描方式运动惯性大，扫描速度不高，不易实现实时调整波束扫描速度，不能实现波束的快速指向跳变，但这种方式不会出现栅瓣效应和波束展宽效应。

目前在轨的大部分SAR卫星采用天线波束电扫描方式实现滑动聚束成像，但其分辨率的提高受到天线电扫描最大角度的限制。目前仅有个别小型卫星，例如TecSAR卫星，采用卫星平台转动方式实现滑动聚束成像。对于比较普遍的中型、大型卫星，由于转动惯量太大，机械扫描速度低，采用该方式难以实现滑动聚束成像。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明实施例能够提供一种合成孔径雷达成像方法及装置，能够提高SAR在聚束成像模式下的天线波束方位向扫描速度和扫描最大角度，从而提升SAR图像的方位向分辨率。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供一种合成孔径雷达成像方法，所述方法包括：

确定所述SAR的第一角速度和成像时间；其中，所述第一角速度是所述SAR进行滑动聚束成像时方位向波束扫描的角速度；

根据所述SAR的机械最大旋转角速度确定第二角速度；其中，所述第二角速度是所述SAR进行机械扫描的角速度；

根据所述第一角速度和所述第二角速度确定第三角速度，其中，所述第三角速度是所述SAR进行电扫描的角速度；

根据所述第二角速度、第三角速度和成像时间控制所述SAR进行机械扫描和电扫描，得到回波数据；

根据所述回波数据进行滑动聚束成像。

第二方面，本发明实施例提供一种合成孔径雷达成像装置，所述装置包括：

第一确定模块，用于确定所述SAR的第一角速度和成像时间；其中，所述第一角速度是所述SAR进行滑动聚束成像时方位向波束扫描的角速度；

第二确定模块，用于根据所述SAR的机械最大旋转角速度确定第二角速度；其中，所述第二角速度是所述SAR进行机械扫描的角速度；

第三确定模块，用于根据所述第一角速度和所述第二角速度确定第三角速度，其中，所述第三角速度是所述SAR进行电扫描的角速度；

控制模块，用于根据所述第二角速度、第三角速度和成像时间控制所述SAR进行机械扫描和电扫描，得到回波数据；

成像模块，用于根据所述回波数据进行滑动聚束成像。