[发明专利]一种同时实现顺轨和切轨干涉的多通道极化SAR系统及其方法

说明书

本发明公开了一种同时实现顺轨和切轨干涉的多通道极化SAR系统及其方法，用两套X波段全极化天线、两套X波段变频接收机、一套数字单机、一套基准源、一套激励源、一套内定标器、两套波控机、两套伺服、两套位置与姿态测量装置，包括SAR模式和参考定标、接收定标、发射定标模式，构成顺轨和切轨干涉基线，设计高精度分时内定标时序，保持信号一致，避免定标信号发生混叠，设计两个天线的统一收发时序，避免发射和接收窗口交叠，统一控制两个天线波束指向，照射同一区域，用系统数据等效验证星载方位多通道体制，选择高地起伏的目标区域，记录运动目标车辆的速度大小和方向，处理顺轨和切轨干涉数据，获取DEM高程信息和GMTI运动参数。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种多通道极化技术。

背景技术

合成孔径雷达，简称SAR，作为一种主动微波遥感手段，向特定方向辐射一定能量的电磁波，获取该目标区域的场景数据，用特定的数据处理算法，实现场景的二维高分辨成像。

干涉SAR，在切轨或顺轨方向设置一定距离的基线长度，提取两幅SAR图像的相位差值，获取目标的特定信息。切轨干涉，简称Cross-track InSAR，可获取目标周围地表的高程信息，建立数字高程模型，简称DEM。顺轨干涉，简称Along-track InSAR，可获取目标的运动信息，对运动目标进行检测、定位和跟踪。

国外用于地形测绘的代表性星载切轨干涉SAR系统，包括美国的航天飞机雷达地形测绘任务，简称SRTM，和德国的Tan DEM-X/Terra SAR-X双星系统。

SRTM系统搭载航天飞机，获取覆盖全球80%以上地区的地理信息，经处理生成的DEM数据，绝对高程精度达到10m，相对高程精度达到6m。SRTM系统在航天飞机上安装天线支撑臂，首次实现了环绕地球轨道进行单航过双天线干涉数据采集。通过拼装式天线，获取多频多极化SAR数据，推动了多频InSAR技术的研究。

TanDEM-X/Terra SAR-X系统采用分步式卫星技术，两颗卫星按照螺旋轨道构型运行，形成分布式干涉。卫星间距从200米到几千米可调，获取全球1.5亿平方公里的高精度DEM数据，绝对高程精度10m，相对高程精度2m。

国内的《天绘二号卫星工程设计与实现》中，介绍了用于地形测绘的天绘二号卫星InSAR系统。系统采用双星编队干涉体制，形成1:5万比例尺、高程精度3m的全球标准测绘产品。

顺轨干涉主要应用在洋流测量和SAR动目标指示，简称SAR-GMTI。SAR-GMTI将地面高分辨SAR图像和地面动目标检测、定位相结合，在高分辨SAR图像上精确显示动目标的位置，是战场态势感知的关键。在机载雷达方面，SAR-GMTI经过多年的研究，技术已经相对成熟。但是，目前还没有在轨应用的星载SAR-GMTI系统，只有星载SAR-GMTI方面的试验，技术手段与机载无太大差异。

研究一种同时包含顺轨和切轨干涉的全极化SAR系统，可以快速获取目标周围的环境地形信息，同时也能得到目标的运动信息，将DEM和SAR-GMTI融合，实现目标环境与态势的综合获取，具有重大意义。

发明内容

本发明为了解决现有技术存在的不足，同时获取目标的环境和态势，提出了一种同时实现顺轨和切轨干涉的多通道极化SAR系统及其方法，为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。

系统包括两套X波段全极化天线X1和X2、两套X波段变频接收机、一套数字单机、一套激励源、一套基准源、一套内定标器、两套波控机、两套伺服、两套位置与姿态测量装置。

X波段全极化天线发射和接收射频信号；变频接收机对接收的回波信号做下变频、滤波和数字采样；数字单机控制雷达、计算雷达参数、提供定时时序；基准源为激励源提供基准信号，为变频接收机提供采样时钟；激励源把基准信号倍频到所需波段；内定标器对系统进行传输链路的高精度标校；波控机和伺服控制波束的方位向和距离向指向；位置与姿态测量装置提供平台的实时位置和姿态角度。