CN115657034A - 一种宽测绘带成像方法及系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种宽测绘带成像方法及系统。该方法应用于低轨卫星系统，所述低轨卫星系统包括至少一个第一低轨卫星和至少一个第二低轨卫星，所述方法包括：所述第二低轨卫星获取第一测绘区域图像和第二测绘区域图像，所述第一测绘区域图像由所述第一低轨卫星生成，所述第二测绘区域图像由所述第二低轨卫星生成，其中，所述第一测绘区域位于第一测绘带，所述第二测绘区域位于第二测绘带；根据所述第一测绘区域图像和所述第二测绘区域图像，对齐所述第二测绘区域与所述第一测绘区域；获取实时宽测绘带模式启动指令，启动实时宽测绘带模式，根据所述第一低轨卫星当前接收的第一回波信号和所述第二低轨卫星当前接收的第二回波信号获得合成图像。

Description

一种宽测绘带成像方法及系统

技术领域

本公开涉及雷达成像领域，具体涉及一种宽测绘带成像方法及系统。

背景技术

合成孔径雷达作为一种高分辨率成像雷达，其利用雷达平台与目标的相对运动将真实天线孔径合成为大尺寸的等效孔径，进而获得方位向高分辨率图像。合成孔径雷达可以搭载在卫星上实现遥测。

传统的单发单收合成孔径雷达受“最小天线面积”的制约,无法同时实现方位向高分辨率和距离向宽测绘带成像。为了在不降低方位向分辨率的同时获取到更宽的测绘带，现有技术中提出了双通道宽测绘带的方法，即，卫星设置两个接收通道，每个通道接收不同倾角的波束，以达到加宽测绘带的目的。

但是单颗卫星的接收通道数量有限，制约了在一定的方位向分辨率下测绘带的宽度。因此，亟需一种提高测绘带宽度的宽测绘带成像方法。

发明内容

针对现有技术中，无法在保证方位向分辨率的情况下提高测绘带宽度的问题，本公开提出了一种宽测绘带成像方法及系统。

第一方面，本公开实施例中提供了一种宽测绘带成像方法，应用于低轨卫星系统，所述低轨卫星系统包括至少一个第一低轨卫星和至少一个第二低轨卫星，所述方法包括：

所述第二低轨卫星获取第一测绘区域图像和第二测绘区域图像，所述第一测绘区域图像根据第一测绘区域的回波信号生成，所述第一测绘区域的回波信号由所述第一低轨卫星接收并发送至所述第二低轨卫星，所述第二测绘区域图像根据第二测绘区域的回波信号生成，所述第二测绘区域的回波信号由所述第二低轨卫星接收，其中，所述第一测绘区域位于第一测绘带，所述第二测绘区域位于第二测绘带；

根据所述第一测绘区域图像和所述第二测绘区域图像，对齐所述第二测绘区域与所述第一测绘区域；

获取实时宽测绘带模式启动指令，启动实时宽测绘带模式，根据所述第一低轨卫星当前接收的第一回波信号和所述第二低轨卫星当前接收的第二回波信号获得合成图像。

进一步的，所述获取实时宽测绘带模式启动指令还包括：

所述第一低轨卫星或所述第二低轨卫星生成实时宽测绘带模式启动指令，并发送至其他用于进行实时宽测绘带测绘的卫星；

或

所述第一低轨卫星或所述第二低轨卫星接收实时宽测绘带模式启动指令。

进一步的，所述发送至其他用于进行实时宽测绘带测绘的卫星还包括：

和所述矫正指令共同发送。

进一步的，所述实时宽测绘带模式启动指令还包括：

实时宽测绘带模式启动时间信息。

进一步的，所述第一低轨卫星当前接收的第一回波信号和所述第二低轨卫星当前接收的第二回波信号获得合成图像包括以下方法之一：

所述第二低轨卫星将所述第二回波信号发送至所述第一低轨卫星，所述第一低轨卫星根据所述第一回波信号和所述第二回波信号生成所述合成图像；

所述第一低轨卫星将所述第一回波信号发送至所述第二低轨卫星，所述第二低轨卫星根据所述第一回波信号和所述第二回波信号生成所述合成图像；

所述第一低轨卫星将所述第一回波信号发送至所述第三卫星，所述第二低轨卫星将所述第二回波信号发送至所述第三卫星，所述第三卫星根据所述第一回波信号和所述第二回波信号生成所述合成图像。

进一步的，还包括：

所述第一低轨卫星为一个或多个，每个所述第一低轨卫星包括一个或多个接收通道，每个接收通道接收的回波信号来自不同的所述第一测绘带；

所述第二低轨卫星为一个或多个，每个所述第二低轨卫星包括一个或多个接收通道，每个接收通道接收的回波信号来自不同的所述第二测绘带；

其中，每个所述测绘带不完全重叠。

进一步的，还包括：

所述第一低轨卫星和第二低轨卫星在启动实时宽测绘带模式后进入预定义的测绘区域。

进一步的，还包括：

所述第二低轨卫星持续接收所述第一低轨卫星发送的所述第一测绘区域的回波信号，并调整采样时间和接收倾角，直至对齐所述第二测绘区域与所述第一测绘区域。

进一步的，所述第一测绘区域的回波信号由所述第一低轨卫星接收并发送至所述第二低轨卫星还包括：

所述第一低轨卫星直接发送根据所述第一测绘区域的回波信号生成的所述第一测绘区域图像。

进一步的，还包括：

所述回波信号为发射信号的反射信号，所述发射信号由所述第一低轨卫星、所述第二低轨卫星，或其他卫星发送；

其中，所述其他卫星包括低轨卫星或地球同步卫星。

进一步的，所述对齐所述第二测绘区域与所述第一测绘区域包括：

根据所述第一测绘区域图像和所述第二测绘区域图像计算所述第一测绘区域和所述第二测绘区域是否对齐；

若对齐，所述第二低轨卫星向所述第一低轨卫星发送对齐确认信息；

若没有对齐，所述第二低轨卫星调整接收采样时间和波束方向，并向所述第一低轨卫星发送所述对齐确认信息。

进一步的，所述根据所述第一测绘区域图像和所述第二测绘区域图像，对齐所述第二测绘区域与所述第一测绘区域包括：

使用对齐算法获得所述第一测绘区域图像和所述第二测绘区域图像的重叠像素个数和延迟像素个数；

若所述重叠像素个数为1并且所述延迟像素个数为0，所述第一测绘区域和所述第二测绘区域对齐。

进一步的，还包括：

在所述第二低轨卫星获取第一测绘区域图像之前，所述第二低轨卫星获取请求信息。

进一步的，所述启动实时宽测绘带模式包括：

所述第一低轨卫星接收所述对齐确认信息后，通知所述第二低轨卫星启动所述实时宽测绘带模式；

或

所述第二低轨卫星通知所述第一低轨卫星启动所述实时宽测绘带模式。

进一步的，所述第二低轨卫星通知所述第一低轨卫星启动宽测绘带模式包括：

通过所述对齐确认信息通知所述第一低轨卫星；

或

通过独立的通知信号通知所述第一低轨卫星。

第二方面，本公开实施例中提供了一种宽测绘带成像方法，应用于低轨卫星系统，所述低轨卫星系统包括至少一个第一低轨卫星和至少一个第二低轨卫星，所述方法包括：

所述第一低轨卫星根据接收信号和本地存储信息生成一组或多组测绘图像，每一组测绘图像包括一个第一测绘区域图像和一个第二测绘区域图像，同一组中的所述第一测绘区域的回波信号和所述第二测绘区域的回波信号的采样时间相同，其中，所述本地存储信息包括第一测绘区域的回波信号，所述第一测绘区域图像根据所述第一测绘区域的回波信号生成，所述接收信号包括第二测绘区域的回波信号，所述第二测绘区域的回波信号由所述第二低轨卫星接收并发送至所述第一低轨卫星，所述第二测绘区域图像根据所述第二测绘区域的回波信号生成，所述第一测绘区域位于第一测绘带，所述第二测绘区域位于第二测绘带；

所述第一低轨卫星根据多组图像中的一组生成采样时间和接收倾角矫正指令；

所述第一低轨卫星将所述采样时间和接收倾角矫正指令发送至所述第二低轨卫星，其中，所述第二低轨卫星根据所述矫正指令调整采样时间和接收倾角；

获取实时宽测绘带模式启动指令，启动实时宽测绘带模式，根据所述第一低轨卫星当前接收的第一回波信号和所述第二低轨卫星当前接收的第二回波信号获得合成图像。

进一步的，所述接收信号包括：

所述第二低轨卫星接收的一组或多组第二测绘区域回波信号，以及每一组所述第二测绘区域回波信号的时间点信息，其中，每组所述第二测绘区域回波信号的接收时间点和接收倾角均不同。

进一步的，还包括：

在所述第一低轨卫星接收所述信号之前，所述第一低轨卫星获取请求信息。

进一步的，所述第一低轨卫星根据多组图像中的一组生成采样时间和接收倾角矫正指令还包括：

选择存在重叠像素数量大于或者等于1的一组图像；

若存在多组图像的重叠像素数量大于或者等于1，选择重叠像素数量最接近1的一组图像。

第三方面，本公开实施例中提供了一种低轨卫星，至少包括接收天线和处理器：

所述接收天线用于获取第一测绘区域图像和第二测绘区域图像，所述第一测绘区域图像根据第一测绘区域的回波信号生成，所述第一测绘区域的回波信号由第一低轨卫星接收并发送至所述低轨卫星，所述第二测绘区域图像根据第二测绘区域的回波信号生成，所述第二测绘区域回波信号由所述低轨卫星接收，其中，所述第一测绘区域位于第一测绘带，所述第二测绘区域位于第二测绘带；

所述处理器用于根据所述第一测绘区域图像和所述第二测绘区域图像，对齐所述第二测绘区域与所述第一测绘区域；

所述处理器还用于获取实时宽测绘带模式启动指令，启动实时宽测绘带模式，根据所述第一低轨卫星当前接收的第一回波信号和所述低轨卫星当前接收的第二回波信号获得合成图像。

第四方面，本公开实施例中提供了一种低轨卫星，至少包括发送天线、接收天线和处理器：

所述接收天线用于接收信号；

所述处理器用于根据接收信号和本地存储信息生成一组或多组测绘图像，每一组测绘图像包括一个第一测绘区域图像和一个第二测绘区域图像，同一组中的所述第一测绘区域的回波信号和所述第二测绘区域的回波信号的采样时间相同，其中，所述本地存储信息包括第一测绘区域的回波信号，所述第一测绘区域图像根据所述第一测绘区域的回波信号生成，所述接收信号包括第二测绘区域的回波信号，所述第二测绘区域的回波信号由第二低轨卫星接收并发送至所述低轨卫星，所述第二测绘区域图像根据所述第二测绘区域的回波信号生成，所述第一测绘区域位于第一测绘带，所述第二测绘区域位于第二测绘带；

所述处理器还用于根据多组图像中的一组生成采样时间和接收倾角矫正指令；

所述发送天线用于将所述采样时间和接收倾角矫正指令发送至所述第二低轨卫星，所述第二低轨卫星用于根据所述采样时间和接收倾角矫正指令调整采样时间和接收倾角；

所述处理器还用于获取实时宽测绘带模式启动指令，启动实时宽测绘带模式，根据所述低轨卫星当前接收的第一回波信号和所述第二低轨卫星当前接收的第二回波信号获得合成图像。

附图说明

结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：

图1示出了本公开的一种基于低轨卫星的单基合成孔径雷达示意图。

图2示出了本公开的一种基于低轨卫星的双基合成孔径雷达示意图。

图3示出了本公开的宽测绘带合成孔径雷达的一种示例性场景示意图。

图4示出了本公开的一种接收通道示意图。

图5示出了本公开的另一种接收通道示意图。

图6示出了本公开的一种合成图像示意图。

图7示出了本公开的另一种合成图像示意图。

图8示出了本公开的宽测绘带宽测绘带成像的另一种示例性场景示意图。

图9示出了本公开的宽测绘带宽测绘带成像的第三种示例性场景示意图。

图10示出了本公开的一种对齐过程流程图。

图11示出了本公开的另一种对齐过程流程图。

具体实施方式

在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

下文中，将参考附图详细描述本公开的示例性实施方式，以使本领域技术人员可容易地实现它们。此外，为了清楚起见，在附图中省略了与描述示例性实施方式无关的部分。

在本公开中，应理解，诸如“包括”或“具有”等的术语旨在指示本说明书中所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的存在，并且不排除一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合存在或被添加的可能性。

本公开实施例涉及雷达成像领域，公开了一种宽测绘带成像方法及系统。

合成孔径雷达是使用一个小天线作为单个辐射单元，将此单元沿一直线不断移动，在不同的位置接收同一地物的回波信号并进行相关解调压缩处理，使得一个小天线可以通过“运动”的方式合成一个等效“大天线”。合成孔径雷达又被称为SAR（SyntheticAperture Radar），生成的图像被称为SAR图像。

由于SAR的方向位分辨率与距离无关，因此SAR可以安装在卫星平台上进行雷达测绘工作。在传统的空基合成孔径雷达领域，低轨卫星由于在近地轨道飞行拥有成像分辨率高的优点，因此成为主要的空基SAR的主要载体。

图1是一种基于低轨卫星的单基宽测绘带成像示意图。如图1所示，低轨卫星11上至少包括天线和处理器。天线向与运动方向斜视的方向发射电磁脉冲，在测绘带上覆盖椭圆形的测绘区域，并通过相同的天线接收该测绘区域反馈的回波信号。天线将相关信号发送至处理器，处理器经过成像处理算法，例如线性调频扩展（Chirp Scaling， CS）或距离多普勒（Range Doppler， RD）算法处理后，得到测绘区域的成像结果。低轨卫星11沿着运动方向运动运动，测绘区域沿着波束轨迹运动形成条状的测绘带。

图2是一种基于低轨卫星的双基合成孔径雷达示意图。如图2所示，低轨卫星21上至少包括发射天线，低轨卫星21通过发射天线向与运动方向斜视的方向发射电磁脉冲，电磁脉冲的覆盖范围宽度大于或者等于预定义的测绘带的宽度，并能够完整覆盖预定义的测绘区域。低轨卫星22上至少包括接收天线和处理器，接收天线接收预定义的测绘区域反馈的回波信号。天线将相关信号发送至处理器，处理器经过成像处理算法，例如CS或RD算法处理后，得到测绘区域的成像结果。低轨卫星21和低轨卫星22沿着运动方向运动运动，测绘区域沿着波束轨迹运动形成测绘带。这种发射天线和接收天线分离的方式被称为双基合成孔径雷达（BiStatic Sar）。

测绘区域的大小和天线发射或接收的角度有关，同时还与天线的大小有关。天线发射或接收电磁的脉冲可以通过数字波束成形的方式控制，因此测绘区域和测绘带的形状在实际场景中可能发生变化，本申请实施例对此不做限定。

可以看出，无论是单基SAR还是双基SAR，测绘带的宽度都收到接收天线大小的制约。但是由于卫星的体积限制以及方位向高分辨率的要求，天线的大小不能够随意提高，因此限制了测绘带的宽度。通过提高单个卫星上接收通道的个数可以拓宽测绘带的宽度，但是单个卫星上接收通道的个数是有限的，同样限制了测绘带的宽度。因此，本申请提出了一种通过多颗低轨卫星接收合成孔径雷达回波信号的方法。

图3是本公开的宽测绘带合成孔径雷达的一种示例性场景示意图。

下面结合图3对宽测绘带合成孔径雷达的工作流程进行示例性说明。

如图3所示，宽测绘带合成孔径雷达系统包括至少两个低轨卫星，低轨卫星311和低轨卫星312。低轨卫星311至少包括发送天线和接收天线，发射天线用于发送发射波束321，发送波束321的宽度大于或者等于测绘带的宽度，并能够覆盖测绘区域331和测绘区域332的全部范围；接收天线用于接收接收波束341，接收波束341是测绘区域331的回波信号。低轨卫星312至少包括接收天线和处理器，接收天线用于接收接收波束342，接收波束342是测绘区域332的回波信号。低轨卫星311和低轨卫星312沿着运动方向运动运动，测绘区域331和测绘区域332沿着波束轨迹运动形成测绘带，同时，测绘区域331存在于子测绘带351中，测绘区域332存在于子测绘带352中，可以认为，测绘区域已经经过的轨迹以及未来将要经过的轨迹形成了子测绘带，或者可以用测绘区域的两个最远点沿运动方向延展确定子测绘带。

需要说明的是，测绘区域是一个动态的区域，是由接收天线的倾角等共同决定的。

在一种实现方式中，发射波束321不由低轨卫星311发送，而是由低轨卫星312发送。

在一种实现方式中，发射波束321不由接收接收波束的低轨卫星311和低轨卫星312发送，而是由单独的卫星发送，该卫星不需要执行接收波束的工作，只进行发送波束的工作。在一种可选的实施例中，发送发射波束的卫星是低轨卫星。在一种可选的实施例中，发送发射波束的卫星是地球同步卫星。

在一种实现方式中，接收接收波束的低轨卫星大于两颗。

理想的测绘区域331和测绘区域332是平行相接但不重叠的，如图4所示。图4是本公开的一种接收通道示意图。从图4中可以看出，测绘区域331和测绘区域332是两个椭圆形，两个椭圆形的一面相切但是没有重叠，且两个椭圆形不存在前后错位的问题，即，在方位向上是对齐的。相应的，低轨卫星311的接收通道1和低轨卫星312的接收通道2相邻但是不重叠。

但是，由于接收通道位于多颗低轨卫星上，并且由多颗卫星进行独立的控制。因此，即使使用精度较高的相控阵天线技术，低轨卫星311和低轨卫星312的接收波束对应的测绘区域331和测绘区域332也难以实现如图4所示的连续测绘带，实际情况和图5较为类似。

图5是本公开的另一种接收通道示意图。如图5所示，测绘区域331和测绘区域332方位向存在错位，且相互之间存在一定的重叠，即，距离向向上存在重叠。为了保证合成图像的准确度，距离向上适度的重叠是有益的，重叠部分的像素能够帮助两幅图像执行准确的合成，但是过量的重叠将使测绘带宽度降低。但是，测绘区域331和测绘区域332不在同一条水平线上对实时测绘有害无益，这将导致一部分的测绘区域无法使用。如图6所示，根据测绘区域331生成的图像61和根据测绘区域332生成的图像62重叠并错开，错开部分将无法使用。

因此，为了保证实时测绘带的宽度和不浪费测绘区域，本申请提出了一种对齐过程，如图10所示。

图10是本公开的一种对齐过程流程图。如图10所示，对齐过程可以通过以下步骤实现：

步骤S1001，低轨卫星312通过星间链路发送请求信息到低轨卫星311，该请求信息指示启动对齐过程。

在一种实现方式中，对齐过程由低轨卫星311启动，请求信息由低轨卫星311发送至低轨卫星312。

在一种实现方式中，对齐过程由其他卫星启动，请求信息由其他卫星发送至低轨卫星311和低轨卫星312。

步骤S1002，低轨卫星311接收测绘区域331的回波信号，低轨卫星312接收测绘区域332的回波信号。

步骤S1003，低轨卫星311将接收到的原始信号发送至低轨卫星312.

在一种实现方式中，低轨卫星311发送的是处理后的图像信息。

在一种实现方式中，低轨卫星311发送的信息包括了采样的时间点，可选的，该时间点是绝对时间。

步骤S1004，低轨卫星312根据成像算法获得测绘区域332的图像。若低轨卫星311发送至低轨卫星312的是原始信号，则低轨卫星312根据成像算法获得测绘区域331的图像。

步骤S1005，低轨卫星312根据图像对齐算法，例如SIFT或SURF等常用算法，获得两个图像的拼接参数估计，低轨卫星312根据拼接参数估计调整自身采样时间和波束方向，从而调整测绘区域332，使得测绘区域332能够与测绘区域331对齐。举例来说，由于波束的误差，测绘区域331和测绘区域332在距离向上存在重合，在方位向上存在延迟，生成的拼接图像如图6所示。从图6中可以看出，图像61和图像62为3*4的幅值矩阵，图像61对应于测绘区域331的图像，图像62对应于测绘区域332 的图像，图中的1表示地面某处的一个强反射点。两个图像的拼接参数估计，也就是重叠像素个数X和延迟像素个数Y为X=1，Y=1。低轨卫星312根据X和Y的数值调整自身的采样时间和波束方向，直至与低轨卫星311的实时测绘区域对齐。

在一种实现方式中，由于SAR的距离分辨率与脉冲信号的宽度成反比例，因此一个像素差代表低轨卫星312需要延迟一个脉冲信号的时长后启动采样。

在一种实现方式中，对齐指的是，低轨卫星312持续接收低轨卫星311发送的雷达数据，并实时调整波束方向和采样时间，直到（x=1，y=0）。

步骤S1006，达到对齐的要求后，低轨卫星312向低轨卫星311发送反馈信息，该反馈信息指示对齐已经完成。

步骤S1007，启动实时宽测绘带（Wide Swath）模式。

在一种实现方式中，由低轨卫星311指示启动实时宽测绘带模式。

在一种实现方式中，由低轨卫星312指示启动实时宽测绘带模式。可选的，低轨卫星312通过反馈信息指示启动实时宽测绘带模式。可选的，低轨卫星312通过单独的指示信息指示启动实时宽测绘带模式。

在一种实现方式中，由其他卫星指示启动实时宽测绘带模式。该其他卫星同时向低轨卫星311和低轨卫星312发送指示信息，用于指示启动实时宽测绘带模式。

在一种实现方式中，实时宽测绘带模式启动指令中包含启动时间信息。

步骤S1008，根据低轨卫星311和低轨卫星312接收的回波信号生成合成图像。

在一种实施方式中，低轨卫星311持续将接收到的属于子测绘带351的回波信号发送至低轨卫星312，由低轨卫星312生成合成图像。

在一种实施方式中，低轨卫星311持续将根据子测绘带351上的测绘区域生成的雷达图像发送至低轨卫星312，由低轨卫星312生成合成图像。

在一种实施方式中，低轨卫星312持续将接收到的属于子测绘带352的回波信号发送至低轨卫星311，由低轨卫星311生成合成图像。

在一种实施方式中，低轨卫星312持续将根据子测绘带352上的测绘区域生成的雷达图像发送至低轨卫星311，由低轨卫星311生成合成图像。

在一种实施方式中，低轨卫星311持续将接收到的属于子测绘带351的回波信号发送至其他卫星，低轨卫星312持续将接收到的属于子测绘带352的回波信号发送至其他卫星，由其他卫星生成合成图像。

在一种实施方式中，低轨卫星311持续将根据子测绘带351上的测绘区域生成的雷达图像发送至其他卫星，低轨卫星312持续将根据子测绘带352上的测绘区域生成的雷达图像发送至其他卫星，由其他卫星生成合成图像。

图7为根据步骤S9生成的合成图像的示例图。从图中可以看出，最终生成的图像是5*4的图像，这是因为保留了一个像素的重叠区域。相对于没有重叠的情况，保留一个像素的重叠点可以有效避免两幅图像距离过远，中间存在未被探测的区域，从而使得最后生成的图像失真。

上述方法在保证了方位向高分辨率的情况下获得了宽测绘带。但是，上述方法需要低轨卫星312和低轨卫星311的测绘区域存在重叠部分，才能够利用图像拼接算法找到测绘带的延迟和重叠像素。然而，这要求低轨卫星312的初始波束较为精准，如果出现偏差则图像拼接算法就无法识别重叠部分。

图11是本公开的另一种对齐过程流程图。如图11所示，对齐过程可以通过以下步骤实现：

步骤S1101，低轨卫星311通过星间链路发送请求信息到低轨卫星312，该请求信息指示启动对齐过程。

在一种实现方式中，对齐过程由低轨卫星312启动，请求信息由低轨卫星312发送至低轨卫星311。

在一种实现方式中，对齐过程由其他卫星启动，请求信息由其他卫星发送至低轨卫星311和低轨卫星312。

步骤S1102，低轨卫星312接收测绘区域332的回波信号，低轨卫星311接收测绘区域331的回波信号。

在一种实现方式中，低轨卫星312接收一组或者多组回波信号，每一组回波信号在不同的时间点接收，且低轨卫星312接收每一组回波信号时使用的接收倾角均不相同。例如，低轨卫星312在时间点1使用接收倾角1接收第一组回波信号，低轨卫星312在时间点2使用接收倾角2接收第二组回波信号……低轨卫星312在时间点N使用接收倾角N接收第N组回波信号，时间点1、时间点2……时间点N各不相同，接收倾角1、接收倾角2……接收倾角N各不相同。其中，根据接收倾角的不同，每一组回波信号对应的测绘区域332有一定变化。

步骤S1103，低轨卫星312将接收到的一组或多组回波信号发送至低轨卫星311。

在一种实现方式中，低轨卫星312同时发送每一组回波信号的采样时间点信息，可选的，该时间点是绝对时间。

在一种实现方式中，低轨卫星312发送的是处理后的图像信息。

步骤S1104，低轨卫星311根据接收到的时间点信息和本地存储测绘区域331的回波信号生成一个或多个测绘区域331的测绘图像，每个测绘图像对应一个时间点信息。

在一种实现方式中，若低轨卫星312发送至低轨卫星311的是原始信号，则低轨卫星311根据成像算法获得测绘区域332的测绘图像。

步骤S1105，一个时间点信息对应的测绘区域331的测绘图像和测绘区域332的测绘图像为一组，低轨卫星311对每一组图像使用图像拼接算法，在每一组图像中识别重叠像素，并选择其中一组生成采样时间和接收倾角矫正指令。

在一种实现方式中，选择原则是存在重叠像素，且重叠像素数量大于或者等于1，越接近1的优先级越高。

步骤S1106，低轨卫星311向低轨卫星312发送实时宽测绘带模式启动指令。可选的，矫正指令包含实时宽测绘带模式启动指令。可选的，矫正指令和实时宽测绘带模式启动指令一同发送。可选的，实时宽测绘带启动指令为单独的指令且不和矫正指令同时发送。

在一种实现方式中，实时宽测绘带模式启动指令中包含启动时间信息。

步骤S1107，根据低轨卫星311和低轨卫星312接收的回波信号生成合成图像。

在一种实施方式中，低轨卫星311持续将接收到的属于子测绘带351的回波信号发送至低轨卫星312，由低轨卫星312生成合成图像。

在一种实施方式中，低轨卫星311持续将根据子测绘带351上的测绘区域生成的雷达图像发送至低轨卫星312，由低轨卫星312生成合成图像。

在一种实施方式中，低轨卫星312持续将接收到的属于子测绘带352的回波信号发送至低轨卫星311，由低轨卫星311生成合成图像。

在一种实施方式中，低轨卫星312持续将根据子测绘带352上的测绘区域生成的雷达图像发送至低轨卫星311，由低轨卫星311生成合成图像。

在一种实施方式中，低轨卫星311持续将接收到的属于子测绘带351的回波信号发送至其他卫星，低轨卫星312持续将接收到的属于子测绘带352的回波信号发送至其他卫星，由其他卫星生成合成图像。

在一种实施方式中，低轨卫星311持续将根据子测绘带351上的测绘区域生成的雷达图像发送至其他卫星，低轨卫星312持续将根据子测绘带352上的测绘区域生成的雷达图像发送至其他卫星，由其他卫星生成合成图像。

图8为图11的流程的一个实例。如图8所示，低轨卫星311在时刻1形成测绘区域331-1，在时刻2形成测绘区域331-2，低轨卫星311在接收测绘区域331-1和测绘区域331-2时的接收天线倾角不变，因此测绘区域331-1和测绘区域331-2在距离向上保持不变。低轨卫星312在时间点1使用接收倾角1接收测绘区域332-1的回波信号，在时间点2使用接收倾角2接收测绘区域332-2的回波信号。其中接收倾角1和接收倾角2不同。

从图8中可以看出，在时刻2，测绘区域331-2和测绘区域332-2形成重叠，因此低轨卫星311根据时间点2接收到的回波信号生成的两幅测绘图像进行识别，可以识别出延迟像素和重叠像素。在图8的示例中，低轨卫星311在两组图像中选择时间点2对应的一组图像作为调整参考生成采样时间和接收倾角矫正指令，并将指令发送至低轨卫星312。

在上述实施方式中，发射信号可以来自于低轨卫星311也可以来自于低轨卫星312，还可以来自于其他卫星。其中，其他卫星可以是低轨卫星也可以是地球同步卫星。

若发射信号来自于低轨卫星，由于低轨卫星的轨道高度较低，发射信号能够覆盖的测绘带宽度相对较窄。若发射信号来自于地球同步卫星，地球同步卫星的轨道高度大于低轨卫星，所以发射信号能够覆盖的测绘带宽度相对较宽。

在一种实现方式中，在上述实施例的基础上，发射信号来自于地球同步卫星。如图9所示，发射信号来自地球同步卫星901，被照亮的测绘带宽度覆盖范围大于使用低轨卫星发射信号。此时，可以利用更多的低轨卫星接收回波信号。使用一颗参考卫星，例如低轨卫星902，实现多颗卫星的接收波束对齐。在进入宽测绘带模式后，多颗卫星同时接收目标区域的回波信号，其他过程和上述实施例一致。

通过上述实施例中的方法，能够在保证方位向分辨率的高精度的情况下，提高星载合成孔径雷达的测绘带宽度。有利于合成孔径雷达测绘工作的高效进行。

上述所有实施例中描述的数量参数仅为示例，可以使用其他数量参数执行相同的方法。

上述实施例描述的方法不限于在低轨卫星系统中使用，其他飞行器也可以使用上述实施例中描述的方法。

附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本公开实施例中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现，也可以通过可编程硬件的方式来实现。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中，这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定。

作为另一方面，本公开还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中电子设备或计算机系统中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在，未装配入设备中的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序，所述程序被一个或者一个以上的处理器用来执行描述于本公开的方法。

以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (21)

1.一种宽测绘带成像方法，其特征在于，应用于低轨卫星系统，所述低轨卫星系统包括至少一个第一低轨卫星和至少一个第二低轨卫星，所述方法包括：

所述低轨卫星系统中任一卫星获取第一测绘区域图像和第二测绘区域图像，所述第一测绘区域图像根据第一测绘区域的回波信号生成，所述第一测绘区域的回波信号由所述第一低轨卫星接收，所述第二测绘区域图像根据第二测绘区域的回波信号生成，所述第二测绘区域的回波信号由所述第二低轨卫星接收，其中，所述第一测绘区域位于第一测绘带，所述第二测绘区域位于第二测绘带；

根据所述第一测绘区域图像和所述第二测绘区域图像，对齐所述第二测绘区域与所述第一测绘区域；

获取实时宽测绘带模式启动指令，启动实时宽测绘带模式，根据所述第一低轨卫星当前接收的第一回波信号和所述第二低轨卫星当前接收的第二回波信号获得合成图像。

2.如权利要求1所述的宽测绘带成像方法，其特征在于，还包括：

所述第一低轨卫星获取多组测绘图像，每一组测绘图像包括一个第一测绘区域图像和一个第二测绘区域图像，同一组中的第一测绘区域图像对应的第一测绘区域的回波信号和第二测绘区域图像对应的第二测绘区域的回波信号的采样时间相同；

所述第一低轨卫星根据多组图像中的一组生成采样时间和接收倾角矫正指令；

所述第一低轨卫星将所述采样时间和接收倾角矫正指令发送至所述第二低轨卫星，其中，所述第二低轨卫星根据所述接收倾角矫正指令调整采样时间和接收倾角。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取实时宽测绘带模式启动指令还包括：

所述第一低轨卫星或所述第二低轨卫星生成实时宽测绘带模式启动指令，并发送至其他用于进行实时宽测绘带测绘的卫星；

或

所述第一低轨卫星或所述第二低轨卫星接收实时宽测绘带模式启动指令。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述发送至其他用于进行实时宽测绘带测绘的卫星还包括：

和接收倾角矫正指令共同发送。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实时宽测绘带模式启动指令还包括：

实时宽测绘带模式启动时间信息。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一低轨卫星当前接收的第一回波信号和所述第二低轨卫星当前接收的第二回波信号获得合成图像包括以下方法之一：

所述第二低轨卫星将所述第二回波信号发送至所述第一低轨卫星，所述第一低轨卫星根据所述第一回波信号和所述第二回波信号生成所述合成图像；

所述第一低轨卫星将所述第一回波信号发送至所述第二低轨卫星，所述第二低轨卫星根据所述第一回波信号和所述第二回波信号生成所述合成图像；

所述第一低轨卫星将所述第一回波信号发送至第三卫星，所述第二低轨卫星将所述第二回波信号发送至所述第三卫星，所述第三卫星根据所述第一回波信号和所述第二回波信号生成所述合成图像。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

所述第一低轨卫星为一个或多个，每个所述第一低轨卫星包括一个或多个接收通道，每个接收通道接收的回波信号来自不同的所述第一测绘带；

所述第二低轨卫星为一个或多个，每个所述第二低轨卫星包括一个或多个接收通道，每个接收通道接收的回波信号来自不同的所述第二测绘带；

其中，每个所述测绘带不完全重叠。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

所述第一低轨卫星和所述第二低轨卫星在启动实时宽测绘带模式后进入预定义的测绘区域。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

所述第二低轨卫星持续接收所述第一低轨卫星发送的所述第一测绘区域的回波信号，并调整采样时间和接收倾角，直至对齐所述第二测绘区域与所述第一测绘区域。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一测绘区域的回波信号由所述第一低轨卫星接收并发送至所述第二低轨卫星还包括：

所述第一低轨卫星直接发送根据所述第一测绘区域的回波信号生成的所述第一测绘区域图像。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

回波信号为发射信号的反射信号，所述发射信号由所述第一低轨卫星、所述第二低轨卫星，或其他卫星发送；

其中，所述其他卫星包括低轨卫星或地球同步卫星。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对齐所述第二测绘区域与所述第一测绘区域包括：

根据所述第一测绘区域图像和所述第二测绘区域图像计算所述第一测绘区域和所述第二测绘区域是否对齐；

若对齐，所述第二低轨卫星向所述第一低轨卫星发送对齐确认信息；

若没有对齐，所述第二低轨卫星调整接收采样时间和波束方向，并向所述第一低轨卫星发送所述对齐确认信息。

13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一测绘区域图像和所述第二测绘区域图像，对齐所述第二测绘区域与所述第一测绘区域包括：

使用对齐算法获得所述第一测绘区域图像和所述第二测绘区域图像的重叠像素个数和延迟像素个数；

若所述重叠像素个数为1并且所述延迟像素个数为0，所述第一测绘区域和所述第二测绘区域对齐。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述第二低轨卫星获取第一测绘区域图像之前，所述第二低轨卫星获取请求信息。

15.根据权利要求1或12所述的方法，其特征在于，所述启动实时宽测绘带模式包括：

所述第一低轨卫星接收所述对齐确认信息后，通知所述第二低轨卫星启动所述实时宽测绘带模式；

或

所述第二低轨卫星通知所述第一低轨卫星启动所述实时宽测绘带模式。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第二低轨卫星通知所述第一低轨卫星启动宽测绘带模式包括：

通过所述对齐确认信息通知所述第一低轨卫星；

或

通过独立的通知信号通知所述第一低轨卫星。

17.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

所述第二低轨卫星向所述第一低轨卫星发送一组或多组所述第二测绘区域回波信号，以及每一组所述第二测绘区域回波信号的时间点信息，其中，每组所述第二测绘区域回波信号的接收时间点和接收倾角均不同。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括：

所述第二低轨卫星向所述第一低轨卫星发送所述第二测绘区域回波信号之前，从所述第一低轨卫星获取请求信息。

19.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一低轨卫星根据多组图像中的一组生成采样时间和接收倾角矫正指令还包括：

若只有一组图像的重叠像素数量大于或者等于1，选择图像；

若多组图像的重叠像素数量大于或者等于1，选择其中重叠像素数量最接近1的一组图像。

20.一种低轨卫星，包括存储器、处理器，所述存储器上有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至19中任一项所述的第一低轨卫星的功能。

21.一种低轨卫星，包括存储器、处理器，所述存储器上有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至19中任一项所述的第二低轨卫星的功能。

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