[发明专利]一种同步轨道空间目标的二维成像方法和系统

说明书

本发明提出一种同步轨道空间目标的二维成像方法，包括步骤1：建立雷达阵列，所述雷达阵列包括具有L个发射站和1个接收站；以同步轨道空间目标的位置作为成像单元的中心，按照预设的网格分辨率，划分M*N个成像单元；并进行时频相参校正处理；步骤2：由所述发射站根据预设参数发出带有随机相位调制的随机跳频的发射信号；步骤3：所述接收站雷达接收回波信号，并生成回波数据向量，根据发射信号参数以及收发雷达和观测目标的位置信息对随机辐射场矩阵进行计算；步骤4：输入观测目标的的稀疏度信息、回波数据向量和随机辐射场矩阵，通过正交匹配追踪算法重构高轨空间目标的后向散射系数向量，获取观测目标的二维图像。

技术领域

本发明属于空间目标成像技术领域，具体涉及一种同步轨道空间目标的二维成像方法和系统。

背景技术

随着航空航天技术的发展，外层空间获得了广泛的开发和利用，外层空间活动安全在人类政治、军事、经济以及日常生活的各个方面所起的作用越来越重要。外层空间的中高轨道上分布着各国具有预警、侦察、通信、导航等功能的卫星，因此对中高轨道目标进行监视和识别具有重大的军事意义。

逆合成孔径成像雷达通过发射大带宽信号获得距离向高分辨率，通过对目标与雷达视线相对转动引入的相位变化进行傅里叶分析获得方位向高分辨率。但针对低倾角同步轨道空间目标，目标本体与雷达并相对转动极小，无法通过传统逆合成孔径成像技术实现目标的方位向高分辨。微波关联成像技术起源于传统热光源强度关联成像技术，通过发射随机调制的探测信号构成空时两维的随机辐射场，经过与探测目标相互作用后可以获取含有目标散射信息的回波信号。通过将空时两维随机辐射场和回波信号进行关联处理，可以实现获取观测区域内目标的高分辨反演图像。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种同步轨道空间目标的二维成像方法，所述方法基于微波关联成像实现，包括如下步骤：

步骤1：建立雷达阵列，所述雷达阵列包括具有L个发射站和1个接收站；以同步轨道空间目标的位置作为成像单元的中心，按照预设的网格分辨率，划分M*N个成像单元；并进行时频相参校正处理，确保所述L个发射站中发出的发射信号在目标成像区域能相参叠加；

步骤2：由所述L个发射站根据预设参数发出带有随机相位调制的随机跳频的发射信号；

步骤3：在观测时间内所述L个发射站发射随机跳频脉冲信号；所述接收站雷达接收回波信号，并生成回波数据向量，根据发射信号参数以及收发雷达和观测目标的位置信息对随机辐射场矩阵进行计算；

步骤4：所述接收站根据输入观测目标的稀疏度信息、回波数据向量和随机辐射场矩阵，通过正交匹配追踪(orthogonal matching pursuit,OMP)算法重构高轨空间目标的后向散射系数向量，进而获取观测目标的二维图像。

特别地，所述步骤1还包括：所述L个发射站为根据经度线每隔预设距离布置；根据所述同步轨道空间目标与所述L个发射站中的每一个的距离，调整各个发射站之间的发射延时。

特别地，步骤2中所述预设参数包括：发射信号的载频，信号带宽，采样频率，脉冲宽度，脉冲重复频率，基带信号类型，调频斜率，频率步进量。

特别地，步骤2中所述发射信号中的随机跳频单元数在预设区间内服从均匀分布；对发射信号进行随机调相处理时，随机附加相位在预设区间内服从均匀分布。

特别地，所述步骤2进一步包括：所述L个发射站发射带有随机相位调制的随机跳频信号，第l个发射站发射信号可以表示为：