[发明专利]宽幅频分全极化SAR成像方法及系统

说明书

本发明涉及一种宽幅频分全极化SAR成像方法及系统。其中，该方法包括：S1.在一个脉冲重复周期内以频分复用的方式连续发射H极化信号和V极化信号；S2.接收所述H极化信号和所述V极化信号经地物散射形成的极化回波信号；S3.利用带通滤波器对所述极化回波信号进行分离，获得全极化回波信号；S4.对滤波后的全极化回波信号进行回波时延处理，得到全极化地物SAR图像。本发明有效地解决了传统的全极化SAR分别发射H、V极化信号引起的系统PRF增高、观测幅宽下降的问题，保证了宽幅全极化观测能力。

技术领域

本发明涉及微波遥感和雷达信号处理技术领域，尤其涉及一种宽幅频分全极化SAR成像方法及系统。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)是一种可实现二维成像的对地探测设备。SAR相比于光学具有全天时、全天候的探测优势，同时具备植被穿透、形变监测、地物内部结构探测等显著优势，可广泛应用于军事侦察、地形与地质监测、农业和森林遥感等众多领域。随着雷达技术的发展，多极化SAR的应用使目标介电常数、物理特征、几何尺寸和方向等多种信息更为丰富，为揭示目标散射机理，反演目标物理、结构特征提供了依据，极大地促进了SAR在地物分类、高分辨成像中的应用。同时，由极化特性差异引起的邻近目标的易分辨性促进了雷达分辨能力的改善。以上种种特点使极化SAR成为了国际上新兴的热门研究方向。

在轨运行的全极化星载SAR系统主要采用交替发射不同的极化脉冲，再用双极化通道接收回波信号的方式实现对地全极化成像观测。其弊端在于，这种极化方式由于需要以增加脉冲重复频率(Pulse repetition frequence，PRF)避免方位模糊的加剧，导致覆盖带宽度减小为单极化工作模式的一半，从而产生观测幅宽减少和重访观测频率降低的问题，严重制约了全极化SAR系统的效能。

针对上述问题，近年来国际学术界一直在寻找一种不损失观测带宽的新体制。2012年，印度空间研究组织在RISAT-1卫星上首次使用“简缩极化”模式解决以上问题。该模式通过发射混合极化波，并采用复杂的非线性算法对回波信号进行全极化信息重建。但简缩极化重建方法得到的伪全极化信息并不全面，还面临计算过程中的信息损失。因此，该模式依然无法替代传统的全极化SAR模式。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种宽幅频分全极化SAR成像方法及系统，在不损失分辨率和幅宽的条件下实现全极化观测。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

本发明提供一种宽幅频分全极化SAR成像方法，包括：

S1.在一个脉冲重复周期内以频分复用的方式连续发射H极化信号和V极化信号；

S2.接收所述H极化信号和所述V极化信号经地物散射形成的极化回波信号；

S3.利用带通滤波器对所述极化回波信号进行分离，获得全极化回波信号；

S4.对滤波后的全极化回波信号进行回波时延处理，得到全极化地物SAR图像。

根据本发明的一个方面，所述步骤S1包括：在一个脉冲重复周期内，首先发射所述H极化信号，然后经过快速切换，发射所述V极化信号，将H极化信号载频和V极化信号载频分为下载频和上载频进行连续发射。

根据本发明的一个方面，所述步骤S1中，所述H极化信号和所述V极化信号的发射时间为15μs，所述切换的时间为5μs，最终发射端发射一个35μs的线性调频信号。

根据本发明的一个方面，所述步骤S2包括：发射的H极化信号和V极化信号经过地物散射形成极化回波信号，接收端采用覆盖所述上载频和所述下载频的大采样率同时在H通道和V通道中对所述极化回波信号进行AD采集和接收。