[发明专利]一种滑动式双站圆周合成孔径雷达成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及微波成像技术对地观测领域，是一种滑动式双站圆周合成孔径雷达成像方法。

背景技术

20世纪90年代中后期，Falconer等最早提出了圆周合成孔径雷达(Circular Synthetic Aperture Radar,简称CSAR)三维成像方法(参见Falconer D G,Moussally G J.Tomographic imaging of radar sata gathered on a circular flight path about a three-dimensional target zone.Proceedings of SPIE1995,Apr.,1995.)，主要通过雷达传感器随平台进行360°圆周运动、波束始终指向同一场景区域进行观测区域，实现对观测区域的三维成像数据获取；随后，Soumekh等为实现更为精细的三维成像能力，提出了E-CSAR(Elevation Circular SAR,简称E-CSAR)成像方法(参见Soumekh M.Synthetic aperture radar signal processing with matlab algorithms.New York；Wiley.1999.)，但这两种成像方法主要以实现圆周飞行轨迹中心区域一定范围观测场景的全方位成像能力，其成像区域完全取决于雷达天线俯仰向和航迹向-3dB波束宽度，对单次飞行而言，不能实现大条带式高分辨率全方位成像观测；同时，也不能实现对观测目标非后向散射特性的获取。

国内方面，唐智等针对CSAR成像进行了不同圆周SAR合成孔径方式进行分析，给出了不同平台飞行方式对成像性能的影响，但其隐含的成像区域仍然取决于雷达天线波束宽度(参见唐智,李景文,周荫清,等.曲线合成孔径雷达信号模型与孔径形状研究.系统工程与电子技术,2006,28(8):1115-1119.)；谭维贤等结合双站成像模式的特点给出了一种双站CSAR(Bi-static Circular Synthetic Aperture Radar,简称BiCSAR)成像方法，由于考虑以非后向散射特性获取为主，因此，并没有解决CSAR成像时观测区域较小的问题(参见谭维贤,合成孔径雷达三维成像理论与方法研究.中国科学院电子学研究所博士论文,2009.)；林赟等开展了多种CSAR成像方式的研究，给出了相应成像处理方法，同样，也尚未解决CSAR成像区域小的问题(参见林赟,圆迹合成孔径雷达成像算法研究.中国科学院电子学研究所博士论文,2011.)，也即尚未成像区域受雷达天线俯仰向和航迹向-3dB波束宽度限制的问题。

总的来讲，相对于常规SAR成像模式而言，尽管CSAR成像具有全方位、高分辨和三维观测能力，且通过机载试验获取了高质量的微波图像(参见Octavio Ponce,Pau Prats,Marc Rodriguez-Cassola,et al..Processing of circular SAR trajectories with fast factorized back-projection.IEEE International Geoscience&Remote Sensing Symposium,Vancouver,Canada,Jul.24-29,2011,3692-3695.以及参见文献：洪文,圆迹SAR成像技术研究进展.雷达学报,2013,1(2):124-135.)，但由于成像区域的限制，其应用方式一直倍受国内外科研和工业部门的广泛关注。滑动式双站圆周合成孔径雷达成像能够提高雷达系统的噪声等效后向散射系数，可以通过高空定点发射、低空无源被动接收来实现，对军事目标侦察和立体测绘等具有重要实用价值。目前，国内外均尚未给出滑动式双站圆周合成孔径雷达成像方法，因此，如何在获取观测区域非后向散射特性图像的同时，进一步扩大成像区域范围是CSAR发展的重要方向之一。

现有圆周合成孔径雷达(Circular Synthetic Aperture Radar,简称CSAR)获取观测区域范围较小，且无法实现非后向散射信息获取；

现有双站圆周合成孔径雷达(Bi-static Circular Synthetic Aperture Radar,简称BiCSAR)尽管可以获取目标的非后向散射信息，但其成像区域主要仍旧取决于雷达天线俯仰-方位3dB波束宽度，使其观测区域长期驻留在飞行轨迹范围内的中心区域，不利于获取观测区域的大面积非后向高分辨率图像。

发明内容