[发明专利]一种基于导航卫星多基地合成孔径雷达大场景成像方法

说明书

本发明提供一种导航卫星多基地合成孔径雷达系统的大场景成像方法，在数据采集时间段内选择不同场景方向的最佳成像导航卫星，充分利用了卫星导航系统的丰富时空资源，与放置在近地面的接收系统构成多基地合成孔径雷达系统，成像场景范围扩大一倍以上，实现了以地面接收平台为中心的不同场景方向分辨性能差异较小并且分辨率较高大场景成像，具有成本低，部署灵活的突出优点，对地面遥感成像具有重要意义。

技术领域

本发明属于多基地合成孔径雷达领域，尤其涉及一种基于导航卫星多基地合成孔径雷达大场景成像方法。

背景技术

基于全球卫星导航系统的双基地合成孔径雷达(Global Navigation SatelliteSyetem-Bistatic SAR，GNSS-BiSAR)系统利用在轨的导航卫星作为发射机，将接收机放置在近地面(地面静止，车载等)构成双基地合成孔径雷达系统，具有高数据率、低成本和易于部署等突出特点。国外对GNSS-BiSAR系统的研究起步时间很早。2002年，英国伯明翰大学首先提出了GNSS-BiSAR系统概念，并设计实验利用GLONASS卫星获取了第1幅遥感成像结果。之后，这一系统快速发展起来。国内外许多科研单位致力于系统构型、信号同步和成像算法等方面的理论与实验研究。北京理工大学开展了GPS和北斗卫星的理论研究和成像实验，其成果都展示了GNSS-BiSAR系统的可行性和成像能力。

GNSS-BiSAR系统的突出优势包括以下几个方面。首先，有GPS、GLONASS、Galilio和北斗多个卫星导航系统可供选择，可以提供丰富的空时资源，为实现全球的空间和时间上的连续覆盖提供可能；其次，设计卫星导航系统时是考虑到至少有4～8颗卫星可以多角度照射地球上的同一点，该特点可以使GNSS-BiSAR系统实现对特定区域的同时多角度成像，从而得到更多的目标信息。但是，由于设计时并没有考虑会作为雷达系统的发射机，导航信号发射功率很低，所以该系统的突出特点是回波的低信噪比，目前获得的成像结果范围均小于0.8km*0.8km，限制了导航卫星双基地合成孔径雷达系统在地面成像应用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种导航卫星多基地合成孔径雷达系统的大场景成像方法，在数据采集时间段内选择不同场景方向的最佳成像导航卫星，充分利用了卫星导航系统的丰富时空资源，与放置在近地面的接收系统构成多基地合成孔径雷达系统，成像场景范围扩大一倍以上，实现了以地面接收平台为中心的不同场景方向分辨性能差异较小并且分辨率较高大场景成像，具有成本低，部署灵活的突出优点，对地面遥感成像具有重要意义。

一种基于导航卫星多基地合成孔径雷达大场景成像方法，包括以下步骤：

步骤1：采用一个导航全向天线(1)和M个喇叭天线(2)对周围场景进行探测，其中每个场景方向至少配置一个喇叭天线(2)；其中M至少为4；

步骤2：系统构型设计，包括场景方向及其最佳成像的导航卫星、以及对应接收天线的组合选择，具体为：

步骤21：在地距平面，建立扩展的距离向分辨率ρ_r(θ,r,N；M)、距离向分辨率方向与方位向分辨率方向之间的夹角模型：

其中，θ为成像目标的参数方位角，r为目标到接收天线的距离，c为光速，B表示导航信号中伪随机码的码速率，β(θ,r,N；M)为双基地角，Θ(θ,r,N；M)是二等分双基地角方向的单位矢量，Ω_r(θ,r,N；M)表示距离向分辨率ρ_r(θ,r,N；M)在地距平面的单位方向矢量，Ω_a(θ,r,N；M)为方位向分辨率在地距平面的单位方向矢量，上标T为矩阵转置操作；矢量N表示各个场景方向，具体的：

N＝{N_i，i＝1，2，···，j)