[发明专利]一种弹载非理想凝视聚束式SAR混合度提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种弹载非理想凝视聚束式合成孔径雷达(SAR)混合度提取方法，属于信号处理技术领域。

背景技术

合成孔径雷达概念的出现要追溯到1951年，美国Goodyear Aerospace公司的CarlWiley发现，通过对多普勒频移进行处理，能够改善波束垂直向上的分辨率。据此就可以利用雷达得到二维地表图像。这种通过信号分析技术来构建一个等效长天线的思想称为合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)。

合成孔径雷达的出现扩展了原始的雷达概念，使它具有对目标(飞机、导弹、地面等)进行成像和识别的能力，并在微波遥感应用方面表现出极大的潜力，对国防技术现代化、国民经济建设具有十分重要的意义。较之各种光学和红外遥感器，合成孔径雷达弥补了它们受阳光辐射、云雾遮挡和天气条件影响的缺点，可以全天候、全天时、远距离地工作，而且可以穿透天然植被、人工伪装甚至地表土壤层，得到目标的高分辨率图像，为人们提供了非常有用的信息。

SAR的应用优势首先体现在军事领域。在战术方面，它可以装备在侦查机、轰炸机、战斗机、导弹上，完成重点战区全天候军事监视，大型坦克群的成像监视，反坦克雷场的探测。在特种应用方面，SAR能够完成强杂波背景下的目标识别，低空目标的探测与跟踪。在战略应用方面，SAR能够完成全天候全球战略侦察，全天候海洋军事动态监视，战略导弹终端要点防御的目标识别与拦截，以及对战略地下军事设施的探测。在实战应用方面，最著名的是在海湾战争中，美国联合监视和目标攻击雷达系统中的高分辨率机载SAR与长曲棍球星载SAR系统互相配合，牢牢监视海湾及中东地区，及时提供战场情报，为战争胜利创造了有利条件。

在弹载SAR研究方面，上世纪八十年代微电子技术及计算机技术的发展使弹载实时成像成为可能。美国国防部计划把SAR列入高灵敏度雷达制导技术，并积极开展了SAR导引头的研制。1987年，美国雷声公司研制出了X波段SAR导引头，切向分辨率为15米，能对海上和地面孤立目标及运动目标群进行搜索和跟踪；以色列航空公司为SWORD导弹研制了SAR导引头，距离和方位向分辨率为15米，能从多目标中选择所要攻击的目标；GOODYEAR宇航公司为美国空军空地导弹研制的“合成孔径自主制导雷达”，能够自动选择地面高价值目标。此外，德国、俄罗斯等国也先后开展了先进SAR导引头的研制工作。

弹载SAR在发达国家已进入实用阶段，并开始广泛应用于战场侦查、精确打击以及毁伤评估等领域。我国对弹载SAR的研究起步较晚，主要着重在算法的机理研究和仿真成像。与国际先进水平相比，我国的弹载SAR技术与其存在一定的差距。但近年来，随着集成技术和雷达成像技术的发展，雷达已实现小型化，而且可利用SAR/ISAR原理对目标实现高分辨率成像，主动雷达导引头因其设备复杂、分辨率低而未能在小型飞行载体上得到应用的问题得以解决，为弹载SAR的发展提供了良好的条件。

合成孔径雷达成像主要有4种，条带式、聚束式、扫描式和逆SAR模式。

(1).条带式(Stripmap)SAR：是最基本的成像模式。一般是指对与雷达飞行方向平行的地面条带成像，条带宽度从数公里到数百公里。随着雷达的运动，可以接收到被成像条带内的散射点沿雷达飞行方向的回波信号，利用方位向脉冲压缩技术获得相邻点方位向的高分辨率。

(2).扫描式(ScanSAR)SAR：ScanSAR通过牺牲一定的分辨率性能，从而克服距离模糊对方位向脉冲重复频率的限制，以获得大的测绘带宽度，其天线控制和成像处理都较复杂一些，多用于星载中。

(3).逆SAR(ISAR)：是指观测台静止，目标运动的成像模式，因为SAR回波数据的特点是由探测器(SAR)和观测目标之间的相对运动关系决定的，因此这种模式下回波信号的特点与聚束模式类似。

(4).聚束式(spotlight)SAR：通过控制SAR方位向天线波束指向，使波束始终“聚焦”照射在同一目标区域。这是一种适应于小区域、高分辨率的工作模式。对军事侦察和目标攻击具有重要应用价值。

聚束模式下，由于SAR沿飞行路径连续照射同一块地区，增大了方位向的相干时间，从而增加合成孔径长度，天线波束宽度不再限制方位分辨率。因为SAR的方位向分辨率随合成孔径长度的增加而提高，所以聚束模式与条带相比，在天线长度不变的情况下可以获得更高的方位分辨率。聚束模式的缺陷是成像区域较小，但可实现多个小场景的成像，可在一定程度上弥补其不足。