CN104280733A - 一种合成孔径雷达成像方法、设备及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种合成孔径雷达(SAR)成像方法及设备，根据所述SAR的系统参数配置发射天线方向图、接收天线方向图、第一子脉冲信号及第二子脉冲信号；其中，所述发射天线方向图包括第一发射天线方向图及第二发射天线方向图，所述第一发射天线方向图通过调整相位参数转换为所述第二发射天线方向图；该方法还包括：根据第一发射天线方向图发射第一子脉冲信号照射目标的前向区域，并在预设的时间间隔之后，根据第二发射天线方向图发射第二子脉冲信号照射目标的后向区域；根据接收天线方向图同时接收前向回波信号及后向回波信号，并将所述前向回波信号及后向回波信号分离后分别成像。

Description

一种合成孔径雷达成像方法、设备及系统

技术领域

本发明涉及雷达通信与信号处理技术领域，特别涉及一种合成孔径雷达成像方法、设备及系统。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)，利用雷达与目标的相对运动将尺寸较小的真实天线孔径，采用数据处理的方法合成为一个较大的等效天线孔径的雷达，SAR的特点是可以产生高分辨率的图像，能全天候工作，能有效地识别伪装和穿透掩盖物。

现有双波束SAR成像技术方案中，在发射时根据发射天线方向图同时发射第一子脉冲信号分别照射目标的前向区域及后向区域；在接收时根据接收天线方向图同时接收前向回波信号及后向回波信号，并将所述前向回波信号及后向回波信号分离后分别成像。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有双波束SAR成像技术方案至少存在以下缺陷：

现有双波束SAR成像技术方案，在发射时根据发射天线方向图同时发射第一子脉冲信号分别照射目标的前向区域及后向区域；在接收时根据接收天线方向图同时接收前向回波信号及后向回波信号，并将所述前向回波信号及后向回波信号分离后分别成像，这样，在对接收的前向回波信号及后向回波信号进行频谱分离时，具有较差的频谱分离度，因此，后续成像效果较差。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种SAR成像方法及设备，不仅能够得到较好的成像效果，还具有较高的系统性能。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种SAR成像方法，根据所述SAR的系统参数配置发射天线方向图、接收天线方向图、第一子脉冲信号及第二子脉冲信号；其中，所述发射天线方向图包括第一发射天线方向图及第二发射天线方向图，所述第一发射天线方向图通过调整相位参数转换为所述第二发射天线方向图；该方法还包括：

根据第一发射天线方向图发射第一子脉冲信号照射目标的前向区域，并在预设的时间间隔之后，根据第二发射天线方向图发射第二子脉冲信号照射目标的后向区域；

根据接收天线方向图同时接收前向回波信号及后向回波信号，并将所述前向回波信号及后向回波信号分离后分别成像。

上述方案中，所述将所述前向回波信号及后向回波信号分离后分别成像，包括：

所述前向回波信号的频率确认为正多普勒频率，所述后向回波信号的频率确认为负多普勒频率；

在多普勒域通过带通滤波器将所述前向回波信号及后向回波信号分离；

对分离后的前向回波信号及后向回波信号分别进行脉冲压缩并成像。

上述方案中，所述SAR的系统参数包括测绘带宽、几何分辨率、方位向分辨率、方位模糊比AASR、距离模糊比RASR、等效后向散射系数NESZ、前向斜视角及后向斜视角。

上述方案中，所述根据所述SAR的系统参数配置发射天线方向图、接收天线方向图、第一子脉冲信号及第二子脉冲信号，包括：

根据所述方位向分辨率确定多普勒带宽，根据所述几何分辨率确定与方位向天线长度相关的发射带宽，以及根据前向斜视角及后向斜视角确定T/R组件个数；

根据所述发射带宽、T/R组件个数、前向斜视角及后向斜视角配置第一发射天线方向图、第二发射天线方向图、接收天线方向图；

根据所述多普勒带宽、第一发射天线方向图、第二发射天线方向图、接收天线方向图计算出前向AASR_f或后向AASR_b；

根据前向AASR_f或后向AASR_b、RASR及测绘带宽选取脉冲重复频率；

在脉冲重复频率选取完成后，根据NESZ选取天线的平均发射功率；

根据选取的脉冲重复频率、平均发射功率配置第一子脉冲信号及第二子脉冲信号。

上述方案中，所述预设的时间间隔大于等于所述第一发射天线方向图转换为所述第二发射天线方向图所需的相位转换时间。

根据上述方法，本发明实施例还提供了一种SAR，该SAR包括：配置模块、发射模块、接收模块、成像模块；其中，

所述配置模块，用于根据所述SAR的系统参数配置发射天线方向图、接收天线方向图、第一子脉冲信号及第二子脉冲信号；其中，所述发射天线方向图包括第一发射天线方向图及第二发射天线方向图，所述第一发射天线方向图通过调整相位参数转换为所述第二发射天线方向图；

所述发射模块，用于根据第一发射天线方向图发射第一子脉冲信号照射目标的前向区域，并在预设的时间间隔之后，根据第二发射天线方向图发射第二子脉冲信号照射目标的后向区域；

所述成像模块，用于在所述接收模块根据接收天线方向图同时接收到前向回波信号及后向回波信号时，将所述前向回波信号及后向回波信号分离后分别成像。

上述方案中，所述成像模块具体用于：

所述前向回波信号的频率确认为正多普勒频率，所述后向回波信号的频率确认为负多普勒频率；

在多普勒域通过带通滤波器将所述前向回波信号及后向回波信号分离；

对分离后的前向回波信号及后向回波信号分别进行脉冲压缩并成像。

上述方案中，所述SAR的系统参数包括测绘带宽、几何分辨率、方位向分辨率、AASR、RASR、NESZ、前向斜视角及后向斜视角。

上述方案中，所述配置模块具体用于：

根据所述方位向分辨率确定多普勒带宽，根据所述几何分辨率确定与方位向天线长度相关的发射带宽，以及根据前向斜视角及后向斜视角确定T/R组件个数；

根据所述发射带宽、T/R组件个数、前向斜视角及后向斜视角配置第一发射天线方向图、第二发射天线方向图、接收天线方向图；

根据所述多普勒带宽、第一发射天线方向图、第二发射天线方向图、接收天线方向图计算出前向AASR_f或后向AASR_b；

根据前向AASR_f或后向AASR_b、RASR及测绘带宽选取脉冲重复频率；

在脉冲重复频率选取完成后，根据NESZ选取天线的平均发射功率；

根据选取的脉冲重复频率、平均发射功率配置第一子脉冲信号及第二子脉冲信号。

上述方案中，所述预设的时间间隔大于等于所述第一发射天线方向图转换为所述第二发射天线方向图所需的相位转换时间。

本发明实施例所提供的SAR成像方法及设备，根据所述SAR的系统参数配置发射天线方向图、接收天线方向图、第一子脉冲信号及第二子脉冲信号；其中，所述发射天线方向图包括第一发射天线方向图及第二发射天线方向图，所述第一发射天线方向图通过调整相位参数转换为所述第二发射天线方向图；根据第一发射天线方向图发射第一子脉冲信号照射目标的前向区域，并在预设的时间间隔之后，根据第二发射天线方向图发射第二子脉冲信号照射目标的后向区域；根据接收天线方向图同时接收前向回波信号及后向回波信号，并将所述前向回波信号及后向回波信号分离后分别成像；如此，相对于现有双波束SAR的成像方法，本发明实施例在对接收的前向回波信号及后向回波信号进行频谱分离时，具有更好的频谱分离度，从而能够得到更好的成像效果。

附图说明

图1为本发明实施例SAR成像方法流程示意图；

图2a为本发明实施例第一发射方向图及第二发射方向图的示意图；

图2b为本发明实施例接收方向图的示意图；

图3为本发明实施例与现有双波束SAR的AASR与PRF关系示意图；

图4为本发明实施例在不同多普勒带宽下的AASR与PRF关系示意图；

图5a为本发明实施例在方位向发射第一子脉冲信号及第二子脉冲信号的示意图；

图5b为本发明实施例在方位向接收前向回波信号及后向回波信号的示意图；

图6为本发明实施例SAR的组成结构示意图；

图7a为本发明实施例发射时方位时间与幅度的关系以及多普勒频率与幅度的关系的示意图；

图7b为本发明实施例接收时前向回波信号多普勒频率与幅度的关系以及后向回波信号多普勒频率与幅度的关系的示意图；

图7c为本发明实施例接收时前向方位向距离与幅度的关系以及后向方位向距离与幅度的关系的示意图；

图8a为现有双波束SAR在发射时方位时间与幅度的关系以及多普勒频率与幅度的关系的示意图；

图8b为现有双波束SAR接收时前向回波信号多普勒频率与幅度的关系以及后向回波信号多普勒频率与幅度的关系的示意图；

图8c为现有双波束SAR接收时前向方位向距离与幅度的关系以及后向方位向距离与幅度的关系的示意图。

具体实施方式

本发明实施例中，根据所述SAR的系统参数配置发射天线方向图、接收天线方向图、第一子脉冲信号及第二子脉冲信号；其中，所述发射天线方向图包括第一发射天线方向图及第二发射天线方向图，所述第一发射天线方向图通过调整相位参数转换为所述第二发射天线方向图；根据第一发射天线方向图发射第一子脉冲信号照射目标的前向区域，并在预设的时间间隔之后，根据第二发射天线方向图发射第二子脉冲信号照射目标的后向区域；根据接收天线方向图同时接收前向回波信号及后向回波信号，并将所述前向回波信号及后向回波信号分离后分别成像。

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

如图1所示，本发明实施例提供的SAR成像方法流程，具体实现步骤包括：

步骤S100、根据所述SAR的系统参数配置发射天线方向图、接收天线方向图、第一子脉冲信号及第二子脉冲信号。

其中，所述发射天线方向图包括第一发射天线方向图及第二发射天线方向图，所述第一发射天线方向图通过调整相位参数转换为所述第二发射天线方向图。

其中，所述SAR的系统参数包括测绘带宽、几何分辨率、方位向分辨率、方位模糊比(Azimuth Ambiguity to Signal Ratio，AASR)、距离模糊比(RangeAmbiguity to Signal Ratio，RASR)、等效后向散射系数(Noise-Equivalent SigmaZero，NESZ)、前向斜视角及后向斜视角。

下面对如何根据所述SAR的系统参数配置发射天线方向图、接收天线方向图、第一子脉冲信号及第二子脉冲信号，进行详细说明：

首先，根据所述方位向分辨率确定多普勒带宽B_a，根据所述几何分辨率确定与方位向天线长度相关的发射带宽B_r，以及根据前向斜视角θ_s及后向斜视角-θ_s确定T/R组件个数。

然后，根据所述发射带宽B_r、T/R组件个数、前向斜视角θ_s及后向斜视角-θ_s配置第一发射天线方向图、第二发射天线方向图、接收天线方向图，实现方式如下：

为了实现天线在方位向和距离向的主动扫描，所述SAR通常采用二维平板天线，由相控阵天线的工作原理，得到的单程方向图为：

$G\left(\mathrm{\θ}\right)=G_e\left(\mathrm{\θ}\right)\·|\frac{1}{M}\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{k,T}\·\exp \left(j\frac{2\mathrm{\πk}}{\mathrm{\λ}}{L}_{\mathrm{ae}}\sin \mathrm{\θ}\right)|---\left(1\right)$

其中，G_e(θ)表示线天线的方向图：

$G_e\left(\mathrm{\θ}\right)=G_0\·\left|\sin c\left(\frac{L_{\mathrm{ae}}}{\mathrm{\λ}}\sin \mathrm{\θ}\right)\right|---\left(2\right)$

其中，M为T/R组件个数，C_k,T为T/R组件的相位参数，θ为所述方向图的相位参数，λ为所述SAR发射的电磁波的波长，c为真空中的光速，G₀为常数，k为自然数，L_ae为天线长度，在天线扫描时为避免栅瓣影响，应满足如下条件：

$L_{\mathrm{ae}}\≤\frac{\mathrm{\λ}}{1+\left|{\sin \mathrm{\θ}}_{s,\max }\right|}---\left(3\right)$

其中，θ_s,max是天线最大扫描角度；

为了满足天线的波束指向，T/R组件的相位参数C_k,T应满足：

$C_{k,T}=a_{k,T}\·\exp \left(j\frac{2\mathrm{\πk}}{\mathrm{\λ}}{L}_{\mathrm{ae}}\sin {\mathrm{\θ}}_s\right)---\left(4\right)$

或，

其中，a_k,T为常数，θ_s为前向斜视角，M是T/R组件个数，L_ae为天线长度，λ为所述SAR发射的电磁波的波长，k为自然数；

这里，可以配置第一发射方向图为 $G\left(\mathrm{\θ}\right)=G_e\left(\mathrm{\θ}\right)\·|\frac{1}{M}\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{k,T}\·\exp \left(j\frac{2\mathrm{\πk}}{\mathrm{\λ}}{L}_{\mathrm{ae}}\sin \mathrm{\θ}\right)|,$ 通过调整相位参数θ将第一发射方向图转换为第二发射天线方向图， $G_2\left(\mathrm{\θ}\right)=G_e\left(\mathrm{\θ}\right)\·|\frac{1}{M}\underset{k=0}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{C}_{k,T}\·\exp \left(j\frac{2\mathrm{\πk}}{\mathrm{\λ}}{L}_{\mathrm{ae}}\sin \mathrm{\θ}\right)|.$ 所述第一发射方向图与第二发射方向图如图2a所示，相位参数θ可根据实际需求进行调整，对相位参数的调整角度不作具体限定；配置的接收方向图为：如图2b所示，由此可见，本发明实施例采用性能良好的第一发射方向图与第二发射方向图，可以抑制接收方向图的旁瓣和栅瓣。

根据所述多普勒带宽B_a、第一发射天线方向图G_t,f、第二发射天线方向图G_t,b、接收天线方向图G_r，按照如下公式计算出前向AASR_f或后向AASR_b：

${\mathrm{AASR}}_f=\frac{\underset{k\≠0}{\mathrm{\Σ}}{\∫}_{-B_a/2+f_{\mathrm{dc},f}}^{B_a/2+f_{\mathrm{dc},f}}[G_{t,b}(f_a+k\·\mathrm{PRF})+G_{t,f}(f_a+k\·\mathrm{PRF})]\·G_r(f_a+k\·\mathrm{PRF}){\mathrm{df}}_a}{{\∫}_{-B_a/2+f_{\mathrm{dc},f}}^{B_a/2+f_{\mathrm{dc},f}}[G_{t,b}\left(f_a\right)+G_{t,f}\left(f_a\right)]\·G_r\left(f_a\right){\mathrm{df}}_a}$

${\mathrm{AASR}}_b=\frac{\underset{k\≠0}{\mathrm{\Σ}}{\∫}_{-B_a/2+f_{\mathrm{dc},b}}^{B_a/2+f_{\mathrm{dc},b}}[G_{t,b}(f_a+k\·\mathrm{PRF})+G_{t,f}(f_a+k\·\mathrm{PRF})]\·G_r(f_a+k\·\mathrm{PRF}){\mathrm{df}}_a}{{\∫}_{-B_a/2+f_{\mathrm{dc},b}}^{B_a/2+f_{\mathrm{dc},b}}[G_{t,b}\left(f_a\right)+G_{t,f}\left(f_a\right)]\·G_r\left(f_a\right){\mathrm{df}}_a}$

其中，f_a＝2vsinθ/λ为多普勒频率，B_a为多普勒带宽，G_r为接收天线方向图，k为常数，G_t,f和G_t,b分别代表第一发射天线方向图及第二发射天线方向图，f_dc,f和f_dc,b分别代表前向多普勒中心频率和后向多普勒中心频率；

这里，由于接收天线方向图的主瓣与第一旁瓣的增益相同，因此，AASR_f与AASR_b相等；

根据前向AASR_f或后向AASR_b、RASR及测绘带宽选取脉冲重复频率(pulserecurrence frequency，PRF)，具体实现过程如下：

PRF的选取与AASR关系密切，AASR与PRF的关系如图3所示，从图3可以看出AASR周期性的偏离和折叠，随着第一旁瓣向主瓣相对运动，AASR的值高低震荡，极大值在0dB左右并保持相对稳定，且极小值随着PRF的增大而减小，本发明实施例中SAR的AASR与PRF的关系如图3的实线曲线所示，现有双波束SAR的AASR与PRF的关系如图3的虚线曲线所示；另外，本发明实施例中多普勒带宽B_a与AASR及PRF的关系如图4中实线曲线所示，多普勒带宽0.7＊B_a与AASR及PRF的关系如图4中虚线曲线所示，若降低方位向的多普勒带宽B_a会提高AASR性能，因此，需要根据方位向分辨率确定的多普勒带宽B_a，进而提升AASR，为了使AASR满足要求，例如，-18dB，现有双波束SAR要选取超过6500Hz的PRF，而本发明实施例中的PRF只需5100Hz就可以使AASR满足预期的要求；然后，在满足AASR要求的前提下，再尽量降低PRF的取值，以获得较宽的测绘带宽，也就是说，对AASR和测绘带宽进行折衷考虑，进行PRF的最优化选取；

然后，再根据RASR对选取的PRF进行微调整，为了尽量降低PRF的取值，通常采用增加天线高度来提升RASR的性能，这样，可以通过调整与方位向天线长度相关的发射带宽B_r来提升RASR的性能，从而在满足RASR性能的前提下，尽量降低PRF的取值，得到调整后的PRF。

在PRF选取完成后，根据NESZ选取天线的平均发射功率，根据选取的PRF、平均发射功率配置第一子脉冲信号及第二子脉冲信号。

步骤S101、根据第一发射天线方向图发射第一子脉冲信号照射目标的前向区域，并在预设的时间间隔之后，根据第二发射天线方向图发射第二子脉冲信号照射目标的后向区域。

这里，所述目标所述SAR的待成像对象。

这里，所述预设的时间间隔理论上是越小越好，但至少需要大于等于所述第一发射天线方向图转换为所述第二发射天线方向图所需的相位转换时间；所述预设的时间间隔非常短，相对于发射脉冲宽度来说几乎可以忽略。

这里，在现有双波束SAR模式下，第一子脉冲信号及第二子脉冲信号被同时发射，分别照射方位向的前向区域及后向区域，两路回波信号被方位向的接收天线方向图的主瓣和第一旁瓣接收；

而本发明实施例中的双波束SAR模式中，第一子脉冲信号及第二子脉冲信号被先后发射分别照射目标的前向区域及后向区域，如图5a所示，发射天线的左侧为第一发射方向图，发射天线的右侧为第二发射方向图，第一子脉冲信号与第二子脉冲信号通过调整相位系数切换波束方向来使用不同的天线方向图分别进行发射。

步骤S102、根据接收天线方向图同时接收前向回波信号及后向回波信号，并将所述前向回波信号及后向回波信号分离后分别成像。

这里，前向区域及后向区域反射回的前向回波信号及后向回波信号，被接收天线方向图的主瓣和第一旁瓣同时接收，如图5b所示，接收天线的左侧为接收方向天线图的主瓣，接收天线的右侧为接收方向天线图的第一旁瓣，由于所述前向回波信号及后向回波信号在一个接收窗内接收会导致混叠问题，因此，后续需要变换到多普勒域来进行波束分离，具体实现过程如下：

由于所述前向回波信号的频率确认为正多普勒频率，所述后向回波信号的频率确认为负多普勒频率，因此，可以在多普勒域通过带通滤波器将所述前向回波信号及后向回波信号进行分离，然后，对分离后的前向回波信号及后向回波信号分别进行脉冲压缩并成像。

本发明实施例中，通过切换发射天线方向图先后发射第一子脉冲信号及第二子脉冲信号分别照射目标的前向区域及后向区域，这样，在接收时可以抑制接收方向图的旁瓣和栅瓣接收的能量，从而在对接收的前向回波信号及后向回波信号进行频谱分离时，具有更好的频谱分离度，能够得到更好的成像效果。

基于相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种SAR，由于该SAR解决问题的原理与方法相似，因此设备的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

如图6所示，本发明实施例提供的SAR，包括：配置模块600、发射模块601、接收模块602、成像模块603；其中，

所述配置模块600，用于根据所述SAR的系统参数配置发射天线方向图、接收天线方向图、第一子脉冲信号及第二子脉冲信号；其中，所述发射天线方向图包括第一发射天线方向图及第二发射天线方向图，所述第一发射天线方向图通过调整相位参数转换为所述第二发射天线方向图；

所述发射模块601，用于根据第一发射天线方向图发射第一子脉冲信号照射目标的前向区域，并在预设的时间间隔之后，根据第二发射天线方向图发射第二子脉冲信号照射目标的后向区域；

所述成像模块603，用于在接收模块602根据接收天线方向图同时接收到前向回波信号及后向回波信号时，将所述前向回波信号及后向回波信号分离后分别成像。

以上功能模块划分方式仅为本发明实施例给出的一种优选实现方式，功能模块的划分方式不构成对本发明的限制。

具体实施中，所述成像模块603具体用于：

所述前向回波信号的频率确认为正多普勒频率，所述后向回波信号的频率确认为负多普勒频率；

在多普勒域通过带通滤波器将所述前向回波信号及后向回波信号分离；

对分离后的前向回波信号及后向回波信号分别进行脉冲压缩并成像。

具体实施中，所述SAR的系统参数包括测绘带宽、几何分辨率、方位向分辨率、AASR、RASR、NESZ、前向斜视角及后向斜视角。

具体实施中，所述配置模块600具体用于：

根据所述方位向分辨率确定多普勒带宽，根据所述几何分辨率确定与方位向天线长度相关的发射带宽，以及根据前向斜视角及后向斜视角确定T/R组件个数；

根据所述发射带宽、T/R组件个数、前向斜视角及后向斜视角配置第一发射天线方向图、第二发射天线方向图、接收天线方向图；

根据所述多普勒带宽、第一发射天线方向图、第二发射天线方向图、接收天线方向图计算出前向AASR_f或后向AASR_b；

根据前向AASR_f或后向AASR_b、RASR及测绘带宽选取脉冲重复频率；

在脉冲重复频率选取完成后，根据NESZ选取天线的平均发射功率；

根据所述脉冲重复频率、NESZ配置第一子脉冲信号及第二子脉冲信号。

具体实施中，所述预设的时间间隔大于等于所述第一发射天线方向图转换为所述第二发射天线方向图所需的相位转换时间。

在实际应用中，所述配置模块600、发射模块601、接收模块602、成像模块603均可由位于SAR的中央处理器(CPU)、微处理器(MPU)、数字信号处理器(DSP)、或现场可编程门阵列(FPGA)实现。

为了验证本发明实施例设计的SAR的有效性，需要对点目标进行仿真，仿真参数如表1所示。

仿真参数	数值
		天线长度(m)	6.4
方位向天线阵元长度(m)	0.02
		方位向T/R组件个数	320
相同相位T/R组件的个数	20
		雷达载频(GHz)	9.6
发射脉冲宽度(μs)	10
		发射脉冲带宽(MHz)	150
采样频率(MHz)	180
		卫星平台速度(m/s)	7500
斜距(km)	700
		双波束的斜视角(°)	±4.476

表1

本发明实施例中的SAR根据上述参数得到的实验结果如图7a、7b、7c所示，其中，图7a中的(1)表示发射时方位时间与幅度的关系，(2)表示发射时多普勒频率与幅度的关系，图7b中的(1)表示接收时前向回波信号多普勒频率与幅度的关系，(2)表示接收时后向回波信号多普勒频率与幅度的关系，图7c中的(1)表示接收时前向方位向距离与幅度的关系，(2)表示后向方位向距离与幅度的关系的示意图；现有技术中的SAR采用上述参数得到的实验结果如图8a、8b、8c所示，其中图8a中(1)表示在发射时方位时间与幅度的关系，(2)表示在发射时多普勒频率与幅度的关系，图8b中的(1)表示接收时前向回波信号多普勒频率与幅度的关系，(2)表示接收时后向回波信号多普勒频率与幅度的关系，图8c中(1)表示接收时前向方位向距离与幅度的关系，(2)表示接收时后向方位向距离与幅度的关系；从实验结果可以看出，本发明实施例中的SAR在PRF取5170Hz时，前向回波信号与后向回波信号的多普勒中心分别为-3746Hz和3746Hz，前向回波信号及后向回波信号可较好的被多普勒带通滤波器分离并进行脉冲压缩后成像，因此，本发明实施例中SAR相对于现有SAR，具有更好的频谱分离度，以及更好的AASR性能。

本发明所述的方法并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其它的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种合成孔径雷达SAR成像方法，其特征在于，根据所述SAR的系统参数配置发射天线方向图、接收天线方向图、第一子脉冲信号及第二子脉冲信号；其中，所述发射天线方向图包括第一发射天线方向图及第二发射天线方向图，所述第一发射天线方向图通过调整相位参数转换为所述第二发射天线方向图；所述方法还包括：

根据第一发射天线方向图发射第一子脉冲信号照射目标的前向区域，并在预设的时间间隔之后，根据第二发射天线方向图发射第二子脉冲信号照射目标的后向区域；

根据接收天线方向图同时接收前向回波信号及后向回波信号，并将所述前向回波信号及后向回波信号分离后分别成像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述前向回波信号及后向回波信号分离后分别成像，包括：

所述前向回波信号的频率确认为正多普勒频率，所述后向回波信号的频率确认为负多普勒频率；

在多普勒域通过带通滤波器将所述前向回波信号及后向回波信号分离；

对分离后的前向回波信号及后向回波信号分别进行脉冲压缩并成像。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SAR的系统参数包括测绘带宽、几何分辨率、方位向分辨率、方位模糊比AASR、距离模糊比RASR、等效后向散射系数NESZ、前向斜视角及后向斜视角。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述SAR的系统参数配置发射天线方向图、接收天线方向图、第一子脉冲信号及第二子脉冲信号，包括：

根据所述方位向分辨率确定多普勒带宽，根据所述几何分辨率确定与方位向天线长度相关的发射带宽，以及根据前向斜视角及后向斜视角确定T/R组件个数；

根据所述发射带宽、T/R组件个数、前向斜视角及后向斜视角配置第一发射天线方向图、第二发射天线方向图、接收天线方向图；

根据所述多普勒带宽、第一发射天线方向图、第二发射天线方向图、接收天线方向图计算出前向AASR_f或后向AASR_b；

根据前向AASR_f或后向AASR_b、RASR及测绘带宽选取脉冲重复频率；

在脉冲重复频率选取完成后，根据NESZ选取天线的平均发射功率；

根据选取的脉冲重复频率、平均发射功率配置第一子脉冲信号及第二子脉冲信号。

5.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述预设的时间间隔大于等于所述第一发射天线方向图转换为所述第二发射天线方向图所需的相位转换时间。

6.一种SAR，其特征在于，所述SAR包括：配置模块、发射模块、接收模块、成像模块；其中，

所述配置模块，用于根据所述SAR的系统参数配置发射天线方向图、接收天线方向图、第一子脉冲信号及第二子脉冲信号；其中，所述发射天线方向图包括第一发射天线方向图及第二发射天线方向图，所述第一发射天线方向图通过调整相位参数转换为所述第二发射天线方向图；

所述发射模块，用于根据第一发射天线方向图发射第一子脉冲信号照射目标的前向区域，并在预设的时间间隔之后，根据第二发射天线方向图发射第二子脉冲信号照射目标的后向区域；

所述成像模块，用于在接收模块根据接收天线方向图同时接收到前向回波信号及后向回波信号时，将所述前向回波信号及后向回波信号分离后分别成像。

7.根据权利要求6所述的SAR，其特征在于，所述成像模块具体用于：

所述前向回波信号的频率确认为正多普勒频率，所述后向回波信号的频率确认为负多普勒频率；

在多普勒域通过带通滤波器将所述前向回波信号及后向回波信号分离；

对分离后的前向回波信号及后向回波信号分别进行脉冲压缩并成像。

8.根据权利要求6所述的SAR，其特征在于，所述SAR的系统参数包括测绘带宽、几何分辨率、方位向分辨率、AASR、RASR、NESZ、前向斜视角及后向斜视角。

9.根据权利要求8所述的SAR，其特征在于，所述配置模块具体用于：

根据所述方位向分辨率确定多普勒带宽，根据所述几何分辨率确定与方位向天线长度相关的发射带宽，以及根据前向斜视角及后向斜视角确定T/R组件个数；

根据所述发射带宽、T/R组件个数、前向斜视角及后向斜视角配置第一发射天线方向图、第二发射天线方向图、接收天线方向图；

根据所述多普勒带宽、第一发射天线方向图、第二发射天线方向图、接收天线方向图计算出前向AASR_f或后向AASR_b；

根据前向AASR_f或后向AASR_b、RASR及测绘带宽选取脉冲重复频率；

在脉冲重复频率选取完成后，根据NESZ选取天线的平均发射功率；

根据选取的脉冲重复频率、平均发射功率配置第一子脉冲信号及第二子脉冲信号。

10.根据权利要求6至9任一项所述的SAR，其特征在于，所述预设的时间间隔大于等于所述第一发射天线方向图转换为所述第二发射天线方向图所需的相位转换时间。