[发明专利]一种构建双站线阵三维成像合成孔径雷达系统方法

摘要

本发明提供了一种构建双站线阵三维合成孔径雷达系统的方法，它是利用合成孔径雷达的原理，结合线阵三维合成孔径雷达天线相位中心控制精度高和现有双站合成孔径雷达系统反隐身、目标的散射信息丰富、雷达横截面积增加等特点，利用双站合成孔径雷达系统与线阵系统相结合的特点，采用单馈元激励方式，大幅度降低了功率消耗和硬件的复杂度，克服了距离模糊效应，实现观测场景的三维成像；使用较低的硬件成本，实现小数据处理量的双站线阵合成孔径雷达三维成像。本发明可广泛应用于合成孔径雷达成像、地球摇撼、地质测绘等领域。

主权项

1、一种构建双站线阵三维合成孔径雷达系统的方法，其特征是它包括如下步骤：步骤1：发射系统构建双站线阵三维合成孔径雷达系统的发射系统是将发射机安置于发射平台上组成发射系统，发射机发射带宽为B、脉宽为T_r、方位波束角为θ_ta、水平波束角为θ_tc的线性调频信号，发射机发射的线性调频信号以PRF的频率在载频f_c上发射，PRF为脉冲重复频率；发射平台以恒矢量速度飞行，其初始化飞行高度为H_t0；步骤2：线阵接收机构建双站线阵三维合成孔径雷达系统接收平台上的线阵接收机包括以下部分：一台接收机，一个控制开关，M条馈线(2)和M个线阵馈元(3)，M是自然数，M的大小由双站线阵三维合成孔径雷达系统一个飞行孔径内脉冲重复频率的个数决定；控制开关通过M条馈线(2)和M个线阵馈元(3)相连，一条馈线(2)仅与一个馈元(3)相连，线阵接收机和控制开关相连，从而实现接收机和馈元相连；线阵(1)的长度为L，L的大小由双站线阵三维合成孔径雷达系统要获取的分辨率决定；在一个飞行孔径内，控制开关控制：在每一个慢时间n，打开一个线阵馈元(3)，且在每一个慢时间n仅有指定的一个线阵馈元被打开，其余都关闭，其中，n＝1...N，N为散射点在一个飞行孔径内的慢时间总个数；每一个线阵馈元(3)都保持与发射机空间同步、频率同步和时间同步，线阵馈元(3)的方位波束角为θ_raⁱ，i＝1...M，水平波束角分别为θ_rcⁱ，i＝1...M，M为线阵馈元(3)的个数；线阵接收机的接收波门为T_p，采样频率为f_s；步骤3：接收系统构建双站线阵三维合成孔径雷达系统接收系统是将线阵接收机安置于接收平台上，线阵接收机沿接收平台运动方向的垂直方向放置；线阵接收机和发射机实施空间同步、频率同步和时间同步；接收平台以恒矢量速度运动，接收平台的初始化飞行高度为H_r0；接收系统中的线阵接收机对发射机发射到测绘场景后的回波进行数据接收，双站线阵三维合成孔径雷达系统的线阵接收机接收到的回波数据为D_e；步骤4：回波数据距离压缩采用合成孔径雷达标准距离压缩方法对合成孔径雷达距离向回波数据D_e进行压缩，得到距离压缩后的双站线阵三维成像合成孔径雷达数据，记做E_c；步骤5：距离压缩后数据插值、重采样对成像场景中的一个散射点，计算发射机天线相位中心在慢时间n到散射点的距离和线阵接收机在慢时间n到散射点的距离，这里n＝1...N，N为散射点在一个飞行孔径内的慢时间总个数，i＝1...M₀，M₀为散射点在一个飞行孔径内第n慢时间控制开关打开的馈元在线阵上的位置，把计算得到的距离与相加，得到慢时间n处散射点的双站距离史采用标准辛格插值重采样方法得到一个窗长为W₀的辛格函数h(x)，其中窗长W₀是h(x)的采样点数，窗长W₀根据插值重采样的要求选定；从距离压缩后的双站线阵三维成像合成孔径雷达数据E_c中取第n个慢时间的距离史所在距离门的窗长为W₀的数据，得到用于插值重采样的数据，采用标准辛格插值方法对插值重采样的数据进行插值，得到插值重采样后的数据C_n，我们定义上述过程为一个慢时间的插值重采样；采用标准辛格插值重采样的方法，对每一个慢时间进行插值重采样，得到一个孔径内每一个慢时间的插值重采样后的数据C_n，n＝1......N，N为一个飞行孔径内散射点的慢时刻的个数；步骤6：插值重采样后数据沿慢时间相干求和根据补偿相位因子的计算公式计算一个飞行孔径内散射点在每一个慢时间n应补偿的相位因子K(n)，得到每一个慢时间n的补偿相位因子，这里为对应的双站距离史，n＝1......N，N为一个飞行孔径内散射点的慢时刻的个数，c为光速；将步骤5中所得到的插值重采样后的数据C_n与它对应的慢时间n的补偿相位因子K(n)相乘，得到相位补偿后的数据A_n；把每一个慢时间相位补偿后的数据A_n相加得到成像后点的后向散射系数σ_ω，即：步骤7：全场景成像重复步骤5与步骤6，对测绘场景中离散化的每一个散射点进行成像，得到整个测绘场景的全场景成像；成像场景中每个像素点所对应的后向散射矩阵为σ。