[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

摘要

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。

主权项

1.一种基于导航卫星多基地合成孔径雷达大场景成像方法，其特征在于，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为成像目标的方位角，r为目标到接收天线的距离，其中，接收天线包括导航全向天线(1)和M个喇叭天线(2)，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，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}其中N_i表示第i个场景方向，j表示场景方向的数量；矢量M表示场景方向对应的最佳成像的导航卫星，具体的：M＝{M_i,i＝1,2,…,j}其中M_i表示第i个场景方向对应的最佳成像的导航卫星；步骤22：对于场景方向N_i，在选定的时间段下，遍历所有导航卫星，并在不同的导航卫星成像情况下，计算场景方向N_i中相隔设定距离的一系列位置处的距离向分辨率ρ_r(θ,r,N_i；M)，并计算在场景方向N_i下，距离向分辨率方向与方位向分辨率方向之间的夹角则有其中S(N_i；M)为中间变量；步骤23：计算场景方向N_i的一系列位置处的中间变量S(N_i；M)的平均值并比较其大小；对于使得平均值最小的导航卫星，则为在场景方向N_i成像时对应的最佳成像的导航卫星M_i；步骤24：遍历所有的场景方向，获得各个场景方向及其对应最佳成像的导航卫星组合对；步骤3：根据步骤2获得的场景方向及其对应最佳成像的导航卫星组合对，对任意场景方向N_i选择其对应最佳成像的导航卫星M_i进行成像，并对成像结果进行预处理，其中预处理包括捕获跟踪直达波数据、将直达波数据与场景回波信号进行同步处理、以及利用本地参考信号对场景回波信号进行距离向脉冲压缩操作；步骤4：将各个场景方向划分为相互间大小不同的网格，且网格小于各个场景方向对应的最佳成像的导航卫星的分辨率大小；然后采用时域反向投影算法，将步骤3获得的进行距离向脉冲压缩操作后的场景回波信号与对应的相位补偿因子相乘，得到单个场景方向下1个脉冲重复时间的成像结果；遍历所有场景方向，并将各个场景方向的所有脉冲重复时间的成像结果进行叠加，实现合成孔径下360°大场景成像。