[发明专利]频率分集阵列合成孔径雷达高分辨宽测绘带成像方法

摘要

本发明公开一种频率分集阵列合成孔径雷达高分辨宽测绘带成像方法，主要解决现有技术在高分辨成像模式下测绘带宽受限问题。其实现步骤是：1.设计频率分集阵列的频率增量；2.频率分集阵列根据频率增量确定并发射信号集；3.频率分集阵列接收回波信号，并对该回波信号依次进行矢量化输出和接收波束形成，得到回波信号的快拍矢量；4.对回波信号的快拍矢量进行距离解模糊，得到无距离模糊的回波信号；5.对无距离模糊的回波信号进行成像，得到整个场景的高分辨宽测绘带成像结果。本发明能在空间频率域有效分解距离模糊的回波信号，通过对距离解模糊后的回波信号进行成像，得到高分辨宽测绘带的合成孔径雷达图像，可用于海洋观测和全球测绘。

主权项

1.频率分集阵列合成孔径雷达高分辨宽测绘带成像方法，包括：1)设计频率分集阵列的频率增量Δf：根据平台速度v和方位分辨率ρa得到脉冲重复频率fr＝1.2v/ρa，其中比例系数1.2为设计裕量；根据测绘带宽Wg和脉冲重复频率fr得到距离模糊次数其中表示向上取整；根据脉冲重复频率fr和距离模糊次数Na设计载频的频率增量：Δf＝(u+q)fr，其中u为整数部分，q为小数部分，取q＝1/Na，其中Bw为发射信号带宽，表示向下取整；2)频率分集阵列发射信号集{sn(t)}n＝1,...,N，其中sn(t)为第n个天线的发射信号，为包络信号，n＝1,...,N，N为天线数，f0为第一个天线载频，即参考天线的载频；3)频率分集阵列接收回波信号，并对该回波信号依次进行矢量化输出和接收波束形成，得到接收回波信号的快拍矢量其中l＝1,...,L，k＝1,...,M，L为距离门个数，M为脉冲个数；4)对回波信号的快拍矢量进行距离解模糊：4a)距离依赖特性补偿：设计补偿函数：hl＝[1 exp(j2πfR,l) ... exp(j2πfR,l(N-1))]T，其中Rl为参考区域的第l个距离门的斜距，j表示虚数，c为光速，(·)T表示转置；用补偿函数hl对回波信号的快拍矢量进行距离依赖特性补偿，得到补偿后回波信号的快拍矢量：其中⊙为哈达玛积；4b)发射波束形成：设计发射波束权值：wp＝a(fs,p)，其中a(fs,p)＝[1 exp(-j2πfs,p) ... exp(-j2πfs,p(N-1))]T为频率分集阵列的发射导向矢量，为第p距离模糊区域的空间频率，p＝1,...,Na，Na为最大距离模糊次数，Ru＝1/fr为最大无模糊距离，d为相邻天线间距，λ＝c/f0为波长，θ0为发射波束指向；采用发射波束权值wp对补偿后的回波信号快拍矢量进行发射波束形成，即用权矢量wp对快拍矢量的各元素进行加权求和，得到无距离模糊的回波信号： x p , l ( k ) = w p H x ~ l ( k ) , ]]>其中(·)H表示共轭转置；5)对无距离模糊的回波信号xp,l(k)进行成像，得到整个观测场景的高分辨宽测绘带成像结果：5a)构造距离走动校正函数H1＝exp(-j4π(fe+f0)vsinθ0ta/c)，其中fe表示距离频率，v为平台速度，θ0为发射波束指向，ta为方位时域；5b)对无距离模糊的回波信号xp,l(k)沿距离维进行傅立叶变换，将变换结果与距离走动校正函数H1相乘，得到距离走动校正后的回波信号5c)构造距离弯曲校正函数其中R0为场景中心斜距，fa为方位频率，faM＝2vcosθ0/λ为等效的最大多普勒频率；5d)对距离走动校正后的回波信号沿方位维进行傅立叶变换，将变换结果与距离弯曲校正函数H2相乘，得到距离弯曲校正后的回波信号5e)构造方位匹配滤波参考函数其中Rp,l为第p距离模糊区域的第l个离门的斜距；5f)对距离弯曲校正后的回波信号沿距离维进行逆傅立叶变换，将变换结果与方位匹配滤波参考函数H3相乘，再对相乘结果进行方位维逆傅立叶变换，得到方位匹配滤波后的回波信号，即观测场景的成像结果。