[发明专利]双基地低频超宽带前视合成孔径雷达高效高精度成像方法

说明书

本发明提供一种双基地低频超宽带前视合成孔径雷达高效高精度成像方法，该方法将发射机和接收机的全孔径分别划分为若干个子孔径，推导初始子图像网格的采样间隔并生成初始子图像网格，将与子孔径对应的距离压缩回波信号后向投影到初始子图像网格，相干叠加生成初始子图像；进行循环递归的子孔径合并，推导新的子图像网格的采样间隔并生成新的子图像网格，再将上一级旧的子图像插值到下一级新的子图像网格，相干叠加生成下一级新的子图像；将发射机和接收机所有子孔径分别合成一个全孔径，根据图像分辨率对成像场景进行划分并生成成像场景网格，再将最后一级的子图像投影到成像场景网格，相干叠加生成双基地低频超宽带前视合成孔径雷达图像。

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，更具体地，涉及一种双基地低频超宽带前视合成孔径雷达高效高精度成像方法。

背景技术

在现代战争中，作战双方越来越注重对己方军事目标的隐蔽，同时提高对敌方隐蔽军事目标的探测侦察能力。因此，对隐蔽目标探测技术的研究能为我国新型战场侦察/制导武器装备的研制提供重要的理论和技术支持，具有重要的军事意义。此外，我国边境地理形势复杂，很多区域丛林密布，这为邻国在边境附近布设军事目标和调整军事防务提供了便利。由于具有丛林遮蔽，常规雷达系统无法穿透丛林对敌方进行有效探测侦察。因此，迫切需要研发先进体制雷达系统，以提高对隐蔽军事目标的探测侦察能力。

低频超宽带合成孔径雷达具有良好叶簇穿透探测性能和高分辨成像能力，已成为隐蔽目标探测侦察的重要手段。目前，国内已经开展了单基地低频超宽带合成孔径雷达系统的研制，并作为我国某新型战场侦察/制导雷达已列装部队。但是，单基地低频超宽带合成孔径雷达系统存在以下不足：(1)存在前视盲区，不具备前视探测侦察能力；(2)收发系统共用平台，安全性较差，抗干扰能力较弱；(3)叶簇穿透性能与作用距离成反比，导致探测侦察距离受限；(4)为了获取方位向高分辨率，需较长合成孔径；(5)只能接收目标的后向散射信息，对隐蔽目标的探测侦察性能受限；(6)由于天线基线长度等限制，降低了对隐蔽运动目标的探测侦察能力。双基地低频超宽带前视合成孔径雷达结合低频超宽带合成孔径雷达和双基地前视合成孔径雷达的优势，是一种具有穿透叶簇对隐蔽目标前视高分辨率成像能力，同时具备较高安全性和较强抗干扰能力的战场侦察/制导雷达系统。该雷达系统具备前视探测能力、安全性高、探测距离大、合成孔径较短、隐蔽(运动)目标探测侦察能力强等优点，能满足对战场隐蔽目标的前视高分辨率探测与侦察。

但是，复杂成像几何、较低频段信号、较大相对带宽和较长合成孔径给双基地低频超宽带前视合成孔径雷达的成像处理带来了新的问题与挑战，如回波数据量较大、方位空变性较大、距离方位耦合性较强和运动误差较复杂等，这极大地增加了双基地低频超宽带前视合成孔径雷达高精度成像的难度和复杂度。

目前，现有的双基地合成孔径雷达成像方法主要包含两大类：频域成像方法与时域成像方法。频域成像方法具有较高成像效率，但是对信号带宽、积累时间、运动误差、近似处理和存储要求等存在一定的限制。常用的频域成像方法(如距离-多普勒(RD)算法，波数域(WD)算法和线性调频变标(CS)算法等)仅适用于方位移不变双基地合成孔径雷达的高效高精度成像。非线性调频变标(NCS)算法虽然能实现方位移变双基地合成孔径雷达的成像处理，但是它采用较大近似方法处理回波信号的方位空变性、距离方位耦合性和运动误差，导致双基地合成孔径雷达成像处理存在较大的相位误差，从而难以获得良好聚焦的双基地合成孔径雷达图像。因此，NCS算法不适用于双基地低频超宽带前视合成孔径雷达的高效高精度成像。