[发明专利]一种基于卫星编队的微波凝视关联成像方法及系统

说明书

本发明提出一种基于卫星编队的微波凝视关联成像方法，应用于基于卫星编队的微波凝视关联成像系统，该系统由一颗中心主卫星和设定数量的伴飞卫星构成；设定数量的伴飞卫星按照设定规则稀疏分布于中心主卫星周围，构成设定口径的随机辐射源天线阵列；该方法包括：各伴飞卫星采用自身生成的动态、时变的天线方向图，同步向目标成像区域辐射微波随机辐射场，各微波随机辐射场以波束交叠的方式覆盖目标成像区域；中心主卫星接收散射回波并通过关联成像算法计算得到目标成像区域的图像。采用上述技术方案可以实现将凝视关联成像应用于星载遥感成像，并且可以保证成像分辨率。

技术领域

本发明涉及遥感成像技术领域，尤其涉及一种基于卫星编队的微波凝视关联成像方法及系统。

背景技术

雷达成像技术是雷达发展史上的一个飞跃，其拓展了雷达最初的检测和测距的功能，使得雷达能利用获取的电磁散射信息，得到全景雷达图像。

作为目前主要的星载微波遥感技术，上世纪50年代迅速发展起来的合成孔径雷达利用了载体平台与目标间的相对运动，能够获得目标在距离-多普勒平面内的散射分布信息，具有较高的方位向分辨率。传统的实孔径雷达凝视成像，其角度分辨率由实际天线阵列孔径、波长和成像距离决定，由于静止卫星轨道高度较高，限制了其在实际中的成像效果。

微波凝视关联成像因为具有超越实孔径雷达成像分辨率极限以及快速成像的优点，在最近几年取得了较快的发展。该成像方法的核心是构造一个具有时空两维随机特性的辐射场照射目标区域，使位于不同位置的目标散射独立、时变的回波，然后对回波和预置的辐射场进行关联处理得到高分辨的反演图像。

目前对微波凝视关联成像的研究主要集中在地面平台或准静态的悬浮气球平台上，尚未有将凝视关联成像应用于静止轨道卫星对地凝视观测方面的研究，如何将凝视关联成像应用于星载遥感成像，还是一个待解决的难题。

发明内容

基于上述现有技术的缺陷和不足，本发明提出一种基于卫星编队的微波凝视关联成像方法及系统，能够将凝视关联成像应用于星载遥感成像。

为了达到上述目的，本发明具体提出如下技术方案：

一种基于卫星编队的微波凝视关联成像方法，应用于基于卫星编队的微波凝视关联成像系统，该系统由一颗中心主卫星和设定数量的伴飞卫星构成；其中，所述设定数量的伴飞卫星按照设定规则稀疏分布于所述中心主卫星周围，构成设定口径的随机辐射源天线阵列；该方法包括：

各个伴飞卫星同时向目标成像区域辐射微波随机辐射场；

所述中心主卫星接收所有的微波随机辐射场作用于所述目标成像区域后的全部散射回波，并根据所接收的散射回波，通过关联成像算法，计算得到所述目标成像区域的图像。

优选地，所述伴飞卫星的天线由在天线口面随机排布的第一数量的天线子阵构成，所述天线子阵包括由第二数量的天线阵元组成的均匀矩形栅格相控阵天线；所述伴飞卫星可以通过控制自身天线阵元的随机附加相位，生成动态、时变、空间随机分布的天线方向图；

所述各个伴飞卫星同时向目标成像区域辐射微波随机辐射场，包括：

各个伴飞卫星同步生成相互正交的随机脉冲信号；

各个伴飞卫星分别根据自身生成的随机脉冲信号以及自身生成的天线方向图，在天线波束内生成指向目标成像区域的微波随机辐射场。

优选地，所述各个伴飞卫星在天线波束内生成的指向目标成像区域的微波随机辐射场以部分交叠的方式覆盖所述目标成像区域。

优选地，所述各个伴飞卫星同步生成相互正交的随机脉冲信号，包括：

各个伴飞卫星同步生成相互正交的随机跳频脉冲信号。

优选地，所述设定数量的伴飞卫星按照设定的规则稀疏分布于所述中心主卫星周围，包括：