CN115825952A - 一种同时双侧视成像的星载sar成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种同时双侧视成像的星载SAR成像方法，包括如下步骤：1）发射时，通过分时发射两个脉冲串，同时每个脉冲串在频域不重叠；2）接收时，通过两套接收链路（实现回波信号的接收功能）形成的两个接收方向图，分别指向左右侧视的对应的观测区域；3）通过后端的滤波，实现左右区域的回波分离，实现同时双侧视成像工作。本发明采用两套接收网络，通过发射分时发射两组在频域不重叠的信号，在接收时通过两套网络形成两个接收方向图，最后通过后端的滤波，便可以实现左右区域的回波分离，进而SAR载荷系统可以实现同时双侧视成像。

Description

一种同时双侧视成像的星载SAR成像方法

技术领域

本发明属于星载雷达对海探测成像领域，具体涉及一种同时双侧视成像的星载SAR成像方法。

背景技术

目前的星载雷达每次只能观测同一侧区域，即只能同时观测左侧或者右侧，无法实现同时观测两侧，这在一定程度上影响了星载雷达的观测效能。

目前在轨运行的星载合成孔径雷达（SAR）卫星，每次开机的工作模式一般也固定为条带、TOPS、聚束等成像模式。其中，TOPS模式可以实现低分辨率下的连续宽幅成像，工作模式示意图如图1所示。TOPS通过波束方位快速扫描扩展了聚束和条带的测绘范围，但是TOPS仍然局限于雷达的一侧扫描，这限制了星载SAR的测绘效率。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种同时双侧视成像的星载SAR成像方法，该方法通过两套接收网络，在发射时，可以通过分时发射两个脉冲串，同时每个脉冲串在频域不重叠；在接收时，可以通过两套网络形成的两个接收方向图，分别指向左右侧视的对应的观测区域，可以实现左右指定区域的区域同时数据获取。本发明可以实现大区域面积的对海面观测，大大提升了星载SAR卫星的对地观测效能。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种同时双侧视成像的星载SAR成像方法，包括如下步骤：

步骤1）发射时，分时发射两个脉冲串，同时使得每个脉冲串在频域不重叠；

步骤2）接收时，通过实现回波信号的接收功能的两套接收链路形成的两个接收方向图，分别指向左、右侧视的各自的观测区域；

步骤3）通过后端的滤波，实现左、右侧视的各自的观测区域的回波分离，实现同时双侧视成像工作。

进一步地，雷达发射经过载波调制的线性调频信号为：

在上式中，T _p 为脉冲宽度，f ₀为载频，k为线性调频信号的调频斜率；rect（）为门函数，exp（）为以自然常数e为底的指数函数，j指的是最小复数，τ为距离向时间；

假设波束地面足印中有一理想点目标，发射信号到达所述理想点目标，并被理想点目标反射回来，雷达所接收到的回波信号经过解调之后表示为：

在上式中，t _i 为波束中心照射理想点目标的时刻，Tp为波束照射理想点目标的总时间；r _i (t)为雷达天线相位中心到达理想点目标的瞬时距离，t表示时刻，c为光速，λ为波长。

进一步地，雷达天线相位中心到达理想点目标的瞬时距离r _i (t)的计算方式为：

理想点目标的位置坐标记为(x _i ,y _i )，雷达天线相位中心到达所述理想点目标的瞬时距离r _i (t)表示为：

其中，(x(t),y(t),z(t))为在t时刻雷达天线相位中心所对应x轴，y轴，z轴的位置坐标点。

有益效果：

不同于传统的星载雷达广域成像模式，本发明的模式是一种采用两套接收网络的同时双侧视成像的星载SAR成像方法，通过发射分时发射两组在频域不重叠的信号，在接收时通过两套网络形成两个接收方向图，最后通过后端的滤波，便可以实现左右区域的回波分离，进而SAR载荷系统可以实现同时双侧视成像。

附图说明

图1为现有技术中的星载TOPS工作模式示意图；

图2为本发明实施例提供的一种两脉冲左右同时观测工作时序示意图；

图3为本发明实施例提供的接收方向图示意图；

图4为本发明实施例提供的一种示例性的左侧源信号成像结果；

图5为本发明实施例提供的一种示例性的右侧源信号成像结果；

图6为本发明实施例提供的一种示例性的混合信号的成像结果；

图7为本发明实施例提供的一种示例性的左侧分离信号的成像结果；

图8为本发明实施例提供的一种示例性的右侧分离信号的成像结果。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

假设雷达平台按照固定速度v沿着x轴方向水平飞行，其瞬时位置记为：(x(t),y(t),z(t))。(x(t),y(t),z(t))为在t时刻雷达天线相位中心所对应x轴，y轴，z轴的位置坐标点，雷达波束宽度为θ。假设波束地面足印中有一理想点目标，该理想点目标的位置坐标记为(x _i ,y _i )，雷达天线相位中心到达该理想点目标的瞬时距离记为r _i (t)，表示为：

雷达发射经过载波调制的线性调频信号为：

在上式中，T _p 为脉冲宽度，f ₀为载频，k为线性调频信号的调频斜率。rect（）为门函数，exp（）为以自然常数e为底的指数函数，j指的是最小复数，τ为距离向时间。

发射信号到达理想点目标，并被理想点目标反射回来，雷达所接收到的回波信号经过解调之后可以表示为：

在上式中，t _i 为波束中心照射理想点目标的时刻，Tp为波束照射该理想点目标的总时间，c为光速，λ为波长。

针对同时双侧视成像，在发射时，可以通过分时发射两个脉冲串，同时每个脉冲串在频域不重叠，如图2所示，在接收时，可以通过两套网络形成的两个接收方向图，如图3所示，分别指向左右侧视的对应的观测区域，可以实现左右指定区域的区域同时数据获取。这里，获取的SAR数据即为解调之后的回波信号s（t,τ）。

下面给出一个基于实际星载雷达系统实现的该方法实施例，表1为雷达仿真参数。通过表1的参数进行雷达回波的模拟生成，之后基于本发明进行同时双侧成像。

表1 雷达仿真参数

图4为本发明实施例提供的一种示例性的左侧源信号成像结果，图5为本发明实施例提供的一种示例性的右侧源信号成像结果，图6为本发明实施例提供的一种示例性的混合信号成像结果，图7为本发明实施例提供的一种示例性的左侧分离信号成像结果，图8为本发明实施例提供的一种示例性的右侧分离信号成像结果。

由图7，图8可知，本发明的双侧同时成像方法有效，该方法可以实现大区域面积的对海面观测，大大提升了星载SAR卫星的对地观测效能。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，且应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (6)

1.一种同时双侧视成像的星载SAR成像方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1）发射时，分时发射两个脉冲串，同时使得每个脉冲串在频域不重叠；

步骤2）接收时，通过实现回波信号的接收功能的两套接收链路形成的两个接收方向图，分别指向左、右侧视的各自的观测区域；

步骤3）通过后端的滤波，实现左、右侧视的各自的观测区域的回波分离，实现同时双侧视成像工作。

2.根据权利要求1所述的一种同时双侧视成像的星载SAR成像方法，其特征在于，

雷达发射经过载波调制的线性调频信号为：

3.在上式中，T _p 为脉冲宽度，f ₀为载频，k为线性调频信号的调频斜率；rect（）为门函数，exp（）为以自然常数e为底的指数函数，j指的是最小复数，τ为距离向时间；

假设波束地面足印中有一理想点目标，发射信号到达所述理想点目标，并被理想点目标反射回来，雷达所接收到的回波信号经过解调之后表示为：

4.在上式中，t _i 为波束中心照射理想点目标的时刻，Tp为波束照射理想点目标的总时间；r _i (t)为雷达天线相位中心到达理想点目标的瞬时距离，t表示时刻，c为光速，λ为波长。

5.根据权利要求2所述的一种同时双侧视成像的星载SAR成像方法，其特征在于，雷达天线相位中心到达理想点目标的瞬时距离r _i (t)的计算方式为：

理想点目标的位置坐标记为(x _i ,y _i )，雷达天线相位中心到达所述理想点目标的瞬时距离r _i (t)表示为：

6.其中，(x(t),y(t),z(t))为在t时刻雷达天线相位中心所对应x轴，y轴，z轴的位置坐标点。

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