[发明专利]一种构建双站双线阵三维成像合成孔径雷达系统的方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达成像技术领域，它特别涉及了合成孔径雷达(SAR)成像技术领域。 

背景技术

合成孔径雷达(SAR)是一种高分辨率的微波成像系统，它依靠雷达和目标之间的相对运动来形成合成阵列来获得横向高分辨率，利用大带宽信号实现纵向高分辨率。三维SAR是基于常规SAR横向维和纵向维的基础之上外加切横向维，它也是依靠雷达和目标之间的相对运动来获得切横向分辨率。三维成像是SAR区别于其他遥感成像系统的重要特征。 

三维SAR具有极为重要的作用： 

(1)三维SAR可以全天候，全天时，远距离的对三维目标进行精确成像。 

(2)三维SAR的测绘范围广，在地形测绘，环境检测，灾害预报等方面具有很重要的作用。 

(3)三维SAR系统可以用于军事战略进攻中对敌对目标(如飞机，导弹，敌方阵地)进行成像。 

可见三维合成孔径雷达不仅在微波成像，而且还在军事，民用探测领域发挥着十分重要的作用。因此，对三维SAR的研究具有重要的价值。 

目前关于三维SAR技术的相关系统主要包括干涉SAR(简称InSAR)系统、曲线SAR(简称CSAR)系统和线阵SAR(简称LASAR)系统。InSAR系统是一种利用天线在不同角度而获取的同一观测区域的两个或多个观测数据干涉而得到的数字高程的三维SAR系统，但是它不具备第三维分辨能力，并且从理论上不能提供精确的三维重建。CSAR系统是设定运动平台在三维空间内的飞行路径而重建场景三维信息的一种三维SAR系统，它具备第三维分辨能力，在理论上也能提供精确的三维重建能力，但是它必须设定运动平台在三维内的飞行路径，而且天线相位中心运动轨迹的控制精度比较低，这对三维SAR系统来说是一个束缚。目前研究比较热的单站线阵SAR系统是把一线性阵列天线固定在飞机机翼上来重建场景三维信息的一种三维SAR系统，它克服了曲线SAR的缺点，但是由于该系 统的实线阵是一个全阵元激励阵，其存在功率消耗大，数据处理量大，且阵元之间的耦合不可避免的缺点，另外还有如文献Tsz-King Chan，Yasuo Kuga，“Experimental studies on circular SAR imaging in clutter using angular correlation function technique”中所提到的当距离史的差小于分辨率时存在的成像模糊问题，该系统也在一定程度上受到成像地形的制约。 

发明内容

本发明的目的是为了克服现有三维SAR系统中天线的相位中心运动轨迹的控制精度低、难以获取任意设定的飞行路径、功率消耗大、数据处理量大、阵元间的耦合等缺点，提供一种构建双站双线阵三维成像合成孔径雷达系统的方法，该系统具有天线相位中心控制精度高的优点以及现有双站三维成像合成孔径雷达的所有优点，采用单激励方式，大大降低了功率消耗和硬件的复杂度，克服了距离模糊效应，便于实现观测场景的三维成像。 

为了方便描述本发明的内容，首先作以下术语定义： 

定义1、双站双线阵三维成像合成孔径雷达 

双站双线阵三维成像合成孔径雷达是将发射线性阵列天线固定于发射平台上，接收线性阵列天线固定于接收平台上，以合成二维平面阵列，并进行三维成像的一种新型合成孔径雷达系统； 

定义2、双站三维成像合成孔径雷达理论分辨率 

双站三维合成孔径雷达理论分辨率是指根据双站三维合成孔径雷达系统参数，包括发射信号带宽，合成孔径长度以及线阵天线长度决定的三维合成孔径雷达所能达到的最大分辨率。详见文献“双站合成孔径雷达成像原理”，汤子跃等编著，科学出版社出版； 

定义4、标准后向投影算法 

后向投影算法是基于匹配滤波原理的合成孔径雷达成像算法，详细内容可参考文献：“Research on A novel fast back projection algorithm for strip map bistatic SAR imaging”； 

定义5、发射/接收天线相位中心轨迹 

发射/接收天线相位中心轨迹是指不同脉冲重复周期内，双站双线阵三维成 像合成孔径雷达打开的发射/接收天线阵元位置所构成的轨迹，可看作服从某种分布的随机变量； 

定义6、合成孔径雷达发射机 

合成孔径雷达发射机是指目前合成孔径雷达采用的向观测区域发射电磁信号的系统，主要包括信号发生器、混频器、放大器等模块；