[发明专利]一种星载雷达

说明书

本发明涉及一种星载雷达，包括：以SAR为有效载荷的主星、伴飞辅星以及至少一对围绕主星飞行的第一辅星和第二辅星，以SAR系统为有效载荷的主星、伴飞辅星以及至少一对围绕主星飞行的第一辅星和第二辅星，其中，SAR系统基于第一辅星相对主星形成的第一物理基线(A)和第二辅星关于主星形成的第二物理基线(B)生成长度大于伴飞辅星相对主星形成的短垂直基线(D)长垂直基线和长度小于伴飞辅星相对主星形成的长水平基线的短水平基线，并结合短垂直基线(D)和长水平基线进行最优干涉信号处理以在高分辨宽测绘带成像的同时提高地形高度测量的精度和量程。本发明能够在高分辨宽测绘带成像的同时提高地形测量的精度和量程。

本发明是申请号为CN201910788732.4，申请日为2019年08月23日，申请类型为发明，申请名称为一种星载SAR星座系统的分案申请。

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种星载雷达。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种具有全天候、全天时对地观测能力的主动式微波成像雷达，并对地表有一定的穿透能力。它通过主动照射地物目标，获取后向散射回波生成高分辨率的二维影像。在资源勘探、军事侦察、灾害与环境监测等方面具有重要作用，其中星载合成孔径雷达卫星是以SAR为有效载荷的对地观测卫星。星载SAR系统中的发射装置向地面感兴趣观测区域发送雷达信号，并且星载SAR系统中的接收装置接收雷达信号到达地面后反射回波信号。星载SAR系统基于接收到的回波信号生成观测区域的SAR复图像。

星载SAR系统以高分辨宽测绘带、多模式成像等为发展目标。但由于星载SAR存在最小天线面积限制，方位高分辨率和观测带宽是单颗SAR系统的一对固有矛盾。而对干涉工作模式而言，单颗星载SAR系统通过采用重复飞行和单次飞行两种方式获得两幅复图像进行干涉得到高程信息。其中，重复飞行虽然可以实现较大的最优基线，获得较高的测高精度，但是两次观测的时间间隔较长，地面目标在此时间间隔内的变化会大大降低干涉精度；单次飞行虽然可以几乎同时获得两幅复图像，但是在同一颗卫星上无法装载两部距离较长的天线，因此无法实现较大的最优基线。因此，星载SAR星座系统应运而生。

星载SAR星座系统是由两颗及两颗以上以SAR为有效载荷的卫星组成。组成星座的卫星相互之间能够保持固定不变的相对位置，以该种形式组建的星座网络，能够有效的增加地面覆盖区域和缩短重访周期。星载SAR星座系统是获得高分辨率和宽测绘带SAR图像的最佳途径，它可以通过将多个低分辨率宽测绘带的星载SAR的图像结合以提高空间分辨率来获取高分辨率宽测绘带的SAR图像。例如，[1]禹卫东.用分布式小卫星提高星载SAR的方位向分辨率[J].系统工程与电子技术,2002,24(7):43-45。上述文献[1]提出采用两个系统参数相同的星载SAR沿飞行方向前后排列，前面的SAR天线处于后视状态，前面的SAR天线处于前视状态。两颗卫星对地面同一区域先后成像，但天线波束的照射方向不同，它们等效于单颗卫星采用大波束天线工作模式。对于每颗星载SAR而言，由于回波信号的多普勒带宽并没有增加，因此其脉冲重复周期保持不变，故不会影响测绘带宽。但是，该文献提出的方法只能保证回波距离向不模糊，而方位向多普勒模糊无法避免。现有技术一般利用信号处理的手段重构不模糊的多普勒频谱，例如，[2]张龙,苏涛,刘峥,et al.分布式小卫星联合多普勒解模糊SAR成像[J].系统工程与电子技术,2015,37(3):544-552。文献[2]采用了联合补偿垂直基线引起的非空变相位、空变相位以及残余相位来解决低方位重频采样下的星载SAR多普勒解模糊问题。该方法利用星载SAR星座系统的水平基线为多普勒模糊提供空间采样，使用Capon空间谱估计方法解多普勒模糊。该重构方法尽管解决了方位向多普勒模糊的问题，但却是以地面高度测量的量程为代价的。当星载SAR星座系统为了在干涉工作模式下获得较高的测高精度而具有较长的垂直基线时，为了满足解多普勒模糊算法的精度要求，则必须将地面高度测量的量程限制在很小的范围内，因此限制了星载SAR星座系统三维成像的性能。