[发明专利]一种星载SAR距离模糊抑制方法

说明书

本发明公开一种星载SAR距离模糊抑制方法，包括：步骤1、根据用户要求设计基于频率扫描天线的星载SAR系统参数；步骤2、获取基于频率扫描天线的星载SAR系统距离模糊抑制优化模型，然后，通过凸松弛将该优化问题转化为凸优化问题；步骤3、通过迭代凸优化技术求解基于频率扫描天线的星载SAR系统距离模糊抑制优化模型；步骤4、获取该系统的距离模糊曲线，判断系统的距离模糊性能是否满足用户要求，如果不满足则重复步骤1到步骤4，直到满足要求为止，并输出系统的距离模糊曲线。本发明有效提升星载SAR的系统性能。

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种星载SAR（Synthetic Aperture Radar,合成孔径雷达）距离模糊抑制方法。

背景技术

星载合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）主要结合空间运行轨道利用距离脉冲压缩和方位多普勒效应来对全球区域进行高分辨率成像。作为主动遥感设备，星载SAR通过自身发射脉冲信号，而后对接收到的回波进行处理得到图像。与光学、高光谱等被动遥感设备相比，它不受云、雨、雾等恶劣天气的影响，可全天候成像；也不依赖于外界光源，能够全天时成像。同时，SAR所工作的电磁频段的脉冲可具有一定的穿透能力，能够发现隐藏在植被或地表下的目标。现阶段，随着需求的提升，星载SAR已广泛地应用于地形测绘、地质勘探、海洋应用、农林监测、灾害评估以及科学研究等多个方面。

然而，对于传统星载SAR 系统来说，由于星地几何关系的原因，距离模糊（RangeAmbiguity-to-Signal Ratio，RASR）一直是限制星载SAR 系统性能的重要因素。并且随着任务需求中需要达到的测绘成像幅宽越来越大，系统的距离模糊问题会更加严重，这些距离模糊信号会叠加到实际成像区域中，对成像结果造成严重的影响。如何有效的抑制系统的距离模糊，是星载SAR系统急需解决的问题。方位相位方位向相位编码（Azimuth PhaseCoding, APC）技术来可以通过滤波的方式在多普勒域完成对距离模糊的抑制，但该方法的性能依赖于方位向过采率，而过高的方位采样率又极大限制了系统的幅宽。基于波形分集的交替发射方案通过发射低互相关能量的正交波形来抑制距离模糊，然而，良好的系统性能和波形之间的正交性保证难以兼得。数字波束形成技术（Digital Beamforming, DBF）在距离向上通过多路接收通道分别收回波信号，再将各路接收信号采样后加权求和，等效形成一个窄波束扫描整个测绘带，同时以较低的旁瓣扫过模糊区域，极大降低距离模糊信号的能量，然而，该方法虽然可以显著改善距离模糊性能，但多个接收通道极大地增加了系统的复杂度与成本。

值得一提的是，距离模糊的成因是由于天线方向图在距离向上存在副瓣，当测绘带内的回波信号到达接收机时，与测绘带的回波信号延时相差整数个脉冲重复周期（PulseRepetition Frequency, PRF）的其他区域的回波信号也会通过天线旁瓣到达接收机，这些信号和测绘带内的回波信号叠加在一起，成为对有用信号的干扰信号，即距离模糊信号。对于参数确定的星载SAR系统，距离模糊区的位置是固定的，因此通过波束赋性的方法压低天线旁瓣是一种“立竿见影”的有效方案。然而，传统星载SAR波束赋形方法的赋形能力和距离模糊抑制能力均存在强烈的局限性，严重制约了星载SAR相控阵天线的有效扫描赋形能力。AIR学者们提出了一种基于凸优化的最优加权的波束赋形方法，相较传统方法，适用范围大幅拓展且距离模糊抑制能力显著增强，但是，该方法仅适用于传统的相控阵天线，且当入射角较大时，优化的结果往往会出现“此消彼长”的情况，难以保证在整个测绘带内都获取较为出色的距离模糊性能。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的主要目的在于提供一种星载SAR距离模糊抑制方法，能够显著抑制星载SAR的距离模糊信号，有效提升星载SAR的系统性能。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种星载SAR距离模糊抑制方法，包括如下步骤：

步骤1、根据用户要求确定基于频率扫描天线的星载SAR系统参数的初值；