[发明专利]一种一站固定双基地CSAR空间分辨率估计方法

说明书

本发明提供一种一站固定双基地CSAR空间分辨率估计方法，本发明首先根据雷达系统的成像构型，确定并获取影响一站固定双基地CSAR空间分辨率的系统参数，即雷达信号中心波长、相对带宽和雷达入射角；然后，分析场景中心点目标的空间波数，获得其波数向量在X、Y和Z轴方向的分量；最后，计算场景中心点目标在X、Y和Z轴方向的波数域支撑，获得其空间分辨率的计算表达式，并进行空间分辨率估计。本发明方案适用于一站固定双基地CSAR的空间分辨率估计，能够有效减少空间分辨率估计误差，获得更为准确的一站固定双基地CSAR空间分辨率，有利于一站固定双基地CSAR系统设计和图像质量评估。

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，更具体地，涉及一种一站固定双基地CSAR空间分辨率估计方法。

背景技术

圆周合成孔径雷达(CSAR)即雷达运动轨迹为圆周的合成孔径雷达(SAR)系统，目前已经成为SAR领域中的研究热点。与线性运动轨迹SAR(LSAR)系统相比，圆周雷达运动轨迹使CSAR系统具有重要的性能，它能获得最高分辨率SAR图像并增强目标的散射信息，因为它能获取全方位(360°)目标回波信号并相干叠加。近年来，国内外已开展大量的CSAR研究和实验，并获得了良好的CSAR图像。此外，与LSAR系统相比，CSAR系统具有更好的丛林隐蔽目标(如车辆等)检测能力。

双基地CSAR是双基地SAR(BSAR)和CSAR相结合的雷达系统，它同时具备BSAR系统和CSAR系统的优点，因此近年来受到越来越多的关注。目前，国内外开展的双基地CSAR研究与实验较少。2007年，澳大利亚DSTO开展了一站固定双基地CSAR成像实验，机载发射雷达Ingara工作于圆周聚束模式，接收机位于地面，同时录取单基地CSAR和双基地CSAR回波信号，获取良好质量的CSAR图像。2009年，中国科学院在微波暗室中开展双基地CSAR成像实验，发射机和接收机位于相同半径但不同高度的轨迹上以相同速度平行运动，并利用极坐标格式算法(PFA)进行成像处理，获取良好质量的CSAR图像。一站固定双基地CSAR继承了一站固定BSAR系统和CSAR系统的优点，但是也面临着它们的缺点和难点，如系统设计、分辨率分析、成像处理和运动补偿等。

对于一站固定双基地CSAR系统，由于收发天线分置且一站固定，该雷达系统的几何构型较为复杂，从而使其空间分辨率比单基地CSAR系统复杂得多。与单基地CSAR系统相比，一站固定双基地CSAR系统的空间分辨率还与其空间几何构型密切相关，因此给空间分辨率估计带了新的问题与挑战。目前，许多国内外学者从不同角度研究了BSAR系统的空间分辨率。空间分辨率估计方法主要包括梯度法、回波数据频谱(波数)支撑域法和模糊函数法。N.Willis等对BSAR系统的二维空间分辨率展开研究，给出了距离向和方位向分辨率的数学表达式。G.P.Cardillo等将梯度法扩展应用到BSAR系统的空间分辨率估计，A.Moccia等人利用梯度法推导了基于BSAR系统几何关系的空间分辨率，并比较了不同分辨率估计方法的优缺点。但是，梯度法估计空间分辨率的前提条件是假设距离向延时的梯度和方位向多普勒的梯度在方位积累时间内是不变的，即回波数据频谱支撑域的形状可以近似为平行四边形。因此，梯度法常用于估计方位积累角较小BSAR系统的空间分辨率，因为它在空间分辨率估计过程没有考虑回波数据频谱的耦合性。C.H.Gierull等利用回波数据频谱支撑域法在理论上推导了BSAR系统空间分辨率的非解析表达式，I.Walterscheid等在不考虑回波数据频谱耦合性的情况下，利用回波数据频谱支撑域法估计了BSAR系统的空间分辨率。北京理工大学的曾涛等和伯明翰大学的Chiniakov等从模糊函数的角度和基于广义的BSAR系统几何模型，推导了BSAR系统空间分辨率的解析表达式，但是它只能适用于窄波束和窄带BSAR系统的空间分辨率估计。