[发明专利]一种双基地低频超宽带CSAR成像方法

说明书

本发明提供一种双基地低频超宽带CSAR高效高精度成像方法。技术方案是：首先，将雷达的全孔径分别划分为若干个子孔径，接着推导初始子图像网格的采样间隔并生成初始子图像网格，再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，从而相干叠加生成初始子图像；然后，进行循环递归的子孔径合并，接着推导新的子图像网格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，从而相干叠加生成下一级新的子图像；最后，将雷达所有子孔径分别合成一个全孔径，接着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，从而相干叠加生成双基地低频超宽带CSAR图像。本发明方案适用于双基地低频超宽带CSAR成像处理，能够保持高精度成像的同时提高成像效率。

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CSAR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，迫切需要研究先进体制雷达系统与技术，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(SAR)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SAR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SAR系统存在以下不足：(1)收发系统共用平台，安全性较差，抗干扰能力较弱；(2)叶簇穿透性能与作用距离成反比，导致探测侦察距离受限；(3)为了获取方位向高分辨率，需较长合成孔径；(4)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；(5)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。

低频超宽带圆周SAR(CSAR)是一种圆周轨迹的低频超宽带SAR成像模式，在成像过程中天线波束始终指向观测场景，同时所搭载的雷达环绕观测场景作360°圆周运动。该模式的全方位观测可获得目标更多维度的散射信息。此外，观测方位角的增加展宽了目标方位频谱，从而获取得更高的图像分辨率，且具有一定的三维成像能力。近年来，国内外已开展大量的低频超宽带CSAR研究，并获得了良好的实验结果。此外，与直线轨迹低频超宽带SAR系统相比，低频超宽带CSAR系统具有更好的丛林隐蔽目标(如车辆)检测能力。双基地低频超宽带CSAR结合低频超宽带CSAR和双基地SAR的优势，是一种具有穿透叶簇对隐蔽目标全方位高分辨率成像能力，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。该雷达系统具备全方位探测能力、分辨率高、安全性高、探测距离大、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全方位高分辨率探测与侦察。

但是，复杂成像几何、较低频段信号、较大相对带宽和圆周合成孔径给双基地低频超宽带CSAR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CSAR高精度成像的难度和复杂度。

目前，现有的双基地SAR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SAR的高效高精度成像。非线性调频变标(NLCS)算法虽然能实现方位移变双基地SAR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SAR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SAR图像。因此，NLCS算法不适用于双基地低频超宽带CSAR的高效高精度成像。