本发明专利技术提供了一种构建双站线阵三维合成孔径雷达系统的方法，它是利用合成孔径雷达的原理，结合线阵三维合成孔径雷达天线相位中心控制精度高和现有双站合成孔径雷达系统反隐身、目标的散射信息丰富、雷达横截面积增加等特点，利用双站合成孔径雷达系统与线阵系统相结合的特点，采用单馈元激励方式，大幅度降低了功率消耗和硬件的复杂度，克服了距离模糊效应，实现观测场景的三维成像；使用较低的硬件成本，实现小数据处理量的双站线阵合成孔径雷达三维成像。本发明专利技术可广泛应用于合成孔径雷达成像、地球摇撼、地质测绘等领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于雷达
，它特别涉及了合成孔径雷达(SAR)
技术介绍
三维成像是三维成像合成孔径雷达(SAR)区别于其他遥感成像系统的重要 特征，由于其测绘范围广、全天候、全天时的特点，在地形测绘、环境检测、灾 害预报等方面具有广阔的应用前景。当前关于三维SAR技术的相关系统主要包括干涉SAR (InSAR)系统、曲线 SAR (CSAR)系统和线阵SAR (LASAR)系统。干涉SAR系统是一种利用天线在不 同角度而获取的同一观测区域的两个或多个观测数据干涉而得到的数字高程的 三维SAR系统，但由于其不具备第三维分辨能力，该系统从理论上就不能提供精 确的三维重建。曲线SAR系统是设定运动平台在三维空间内的飞行路径而重建场 景三维信息的一种三维SAR系统，但由于其天线的相位中心运动轨迹的控制精度 低，且难以获取任意设定的飞行路径，其系统本身束缚了该系统的广泛应用。对 于当前的研究热点单站实线阵SAR系统，虽然它能克服了曲线SAR的缺点，但由 于该系统的实线阵是一个全阵元激励阵，其存在功率消耗大，数据处理量大，且 阵元间的耦合不可避免的缺点，另外其还存在如文献Tsz-King Chan, Yasuo Kuga, "Experimental studies on circular SAR imaging in clutter using angular correlation function technique"中所提到的当差分距离史小于分辨率时存在 的成像模糊问题，该系统也在一定程度上受到成像地形的制约。现有的双站三维SAR系统是一种将发射机固定于发射平台上，接收机固定于 接收平台上，且接收平台按照设定的曲线轨迹运动，从而获取测绘场景三维信息。 该系统的工作模型如附图l所示，从该系统的模型可知，由于该系统的接收平台 是沿设定的曲线轨迹运动，其天线相位中心的控制精度低及运动平台误差显著仍 是一个难以克服的缺点，且其同样难以实现接收轨迹的任意路径飞行，但由于其 继承了双站合成孔径雷达的优点，如B.D. Rigling and R. L. Moses, "Flight path strategies for 3-D scene reconstruction from bistatic SAR，， IEE proceedings Radar Sonar Navig. ， vol. 151 No 3. pp. 149 - 157, June. 2004. 中提到的反隐身、目标的散射信息丰富、雷达横截面积增加等等，该系统也成 为当前三维SAR的一个研究热点。上述系统从本质上存在着天线的相位中心运动轨迹的控制精度低、难以获取 任意设定的飞行路径、功率消耗大、数据处理量大、阵元间的耦合不可避免等缺 点。根据专利技术了解，当前还没有一种完备的三维SAR系统，具备天线相位中心控5制精度高、能获取任意曲线轨迹下的回波、且回波数据的运算量小等优点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种构建双站线阵三维合成孔径雷达(BLASAR)系统 的方法，按照本专利技术方法构建的双站线阵三维合成孔径雷达系统具有单站线阵三 维SAR天线相位中心控制精度高优点及现有双站三维合成孔径雷达的优点，它 采用单馈元激励方式，大大降低了功率消耗和硬件的复杂度，克服了距离模糊效 应，实现了观测场景的三维成像。为了方便描述本专利技术的内容，首先作以下术语定义定义l、双站三维成像合成孔径雷达理论分辨率双站三维合成孔径雷达理论分辨率是指根据双站三维合成孔径雷达系统参 数，包括发射信号带宽，合成孔径长度以及线阵天线长度决定的三维合成孔径雷 达所能达到的最大分辨率。详见文献"双站合成孔径雷达成像原理"，汤子跃等 编著，科学出版社出版。定义2、三维合成孔径雷达数据空间三维合成孔径雷达数据空间是指三维合成孔径雷达回波数据所构成的回波 信号空间。定义3、三维合成孔径雷达成像空间三维合成孔径雷达成像空间是指运用成像算法由三维合成孔径雷达数据空 间所得到的三维合成孔径雷达的图像空间。 定义4、距离史、距离门及距离模糊效应 距离史是指收发天线相位中心到场景中散射点的距离之和。 距离门是指对应距离史的回波数据在整个回波数据中的位置。 距离模糊效应是指对于三维合成孔径雷达成像场景中的两个点3，g ，当两个点的距离史之差小于三维合成孔径雷达的信号分辨率时，这两个点的回波数据 将产生距离模糊，从而导致成像空间的重建失败，我们称这种原因所引起的现象 为距离模糊效应。详见文献"雷达系统"，向敬诚等编著，电子科技大学出版社 出版。定义5、合成孔径雷达标准距离压缩方法合成孔径雷达标准距离压縮方法是指利用合成孔径雷达发射信号参数，釆用以下公式生成参考信号，并采用匹配滤波技术对合成孔径雷达的距离向信号进行 滤波的过程。/(0 = exp(,;r.#.,2)其中，/W为参考函数，5为雷达发射基带信号的信号带宽，；为雷达发射信号脉冲宽度，/为自变量，取值范围从-^到^，详见文献"雷达成像技术"，2 2保诤等编著，电子工业出版社出版。定义6、双站三维合成孔径雷达标准辛格插值方法双站三维合成孔径雷达标准辛格插值方法是指对于一个带限信号，在满足采 样定理的情况下，采用巻积核为sinc的函数/z(:c), A(;c)的采样点数即窗长为『。/; (jc) = sin c (x) = ^ (訂)进行对已离散的信号&(/)插值，得到插值后所要的信号gW=Sg</Wsinc(x-0其中，x为插值后信号的自变量，/为插值前信号的自变量。 详见文献"雷达成像技术"，保铮等编著，电子工业出版社出版。定义7、空间同步、频率同步与时间同步空间同步是指在双站线阵三维合成孔径雷达系统中，发射波束与接收波束必 须同时照射目标，以使得能够完成一个孔径内回波数据得接收。频率同步是指双站线阵三维合成孔径雷达系统得发射机与接收机采用的两 个独立的频率源必须稳定协调工作，以达到回波数据的准确采集。时间同步是指双站线阵三维合成孔径雷达的发射机与接收机所采用的两个 时钟源必须保持协调一致，以达到回波数据的准确采集。定义8、测绘场景离散化散射点测绘场景离散化散射点是指根据双站线阵三维合成孔径雷达的系统分辨率 要求对测绘带内的连续场景离散成一个个的像素点，这些像素点就是要成像的散射点。 ，定义9、飞行孔径与慢时间7双站线阵三维合成孔径雷达系统的飞行孔径是指对于测绘场景中的一个散 射点从收发波束共同照射到开始到发射波束或接收波束任意一个照射不到结束 收发波束中心所走过的距离。双站线阵三维合成孔径雷达系统的慢时间是指收发平台飞过一个飞行孔径所需要的时间，由于雷达以一定的重复周期7;发射接收脉冲，慢时间可以表示为 一个离散化的时间变量^ = "7;， w-i…w， iv为一个飞行孔径内慢时间的离散 个数。定义io、线阵离散分布位置双站线阵三维合成孔径雷达系统线阵离散分布位置是指在一个飞行孔径内 线阵接收机的控制开关所打开的馈元在线阵上所处的位置。本专利技术提供一种构建双站线阵三维合成孔径雷达(BLASAR)系统的方法， 它包括如下步骤步骤h发射系统构建双站线阵三维合成孔径雷达系统的发射系统是将发射机安置于发射平台上组成发射系统，发本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种构建双站线阵三维合成孔径雷达系统的方法，其特征是它包括如下步骤： 步骤１：发射系统构建 双站线阵三维合成孔径雷达系统的发射系统是将发射机安置于发射平台上组成发射系统，发射机发射带宽为Ｂ、脉宽为Ｔ↓［ｒ］、方位波束角为θ↓［ｔａ］、水平波束角为θ↓［ｔｃ］的线性调频信号，发射机发射的线性调频信号以ＰＲＦ的频率在载频ｆ↓［ｃ］上发射，ＰＲＦ为脉冲重复频率；发射平台以恒矢量速度＊↓［ｔ］飞行，其初始化飞行高度为Ｈ↓［ｔ０］； 步骤２：线阵接收机构建 双站阵上的位置，把计算得到的距离Ｒ↓［ｔ］（ｎ；＊↓［ω］）与Ｒ↓［ｒ］↑［ｉ］（ｎ；＊↓［ω］）相加，得到慢时间ｎ处散射点＊↓［ω］的双站距离史Ｒ（ｎ；＊↓［ω］）； 采用标准辛格插值重采样方法得到一个窗长为Ｗ↓［０］的辛格函数ｈ（ｘ），其中ｈ（ｘ）＝ｓｉｎｃ（ｘ）＝ｓｉｎ（πｘ）／πｘ，窗长Ｗ↓［０］是ｈ（ｘ）的采样点数，窗长Ｗ↓［０］根据插值重采样的要求选定； 从距离压缩后的双站线阵三维成像合成孔径雷达数据＊↓［ｃ］中取第ｎ个慢时间的距离史所在距离门的窗长为Ｗ↓［０］的数据，得到用于插值重采样的数据，采用标准辛格插值方法对插值重采样的数据进行插值，得到插值重采样后的数据Ｃ↓［ｎ］，我们定义上述过程为一个慢时间的插值重采样； 采用标准辛格插值重采样的方法，对每一个慢时间进行插值重采样，得到一个孔径内每一个慢时间的插值重采样后的数据Ｃ↓［ｎ］，ｎ＝１……Ｎ，Ｎ为一个飞行孔径内散射点＊↓［ω］的慢时刻的个数； 步骤６：插值重采样后数据沿慢时间相干求和 根据补偿相位因子的计算公式Ｋ（ｎ）＝ｅｘｐ｛ｊ２πｆ↓［ｃ］Ｒ（ｎ；＊↓［ω］）／ｃ｝，计算一个飞行孔径内散射点＊↓［ω］在每一个慢时间ｎ应补偿的相位因子Ｋ（ｎ），得到每一个慢时间ｎ的补偿相位因子，这里Ｒ（ｎ；＊↓［ω］）为对应的双站距离史，ｎ＝１……Ｎ，Ｎ为一个飞行孔径内散射点＊↓［ω］的慢时刻的个数，ｃ为光速； 将步骤５中所得到的插值重采样后的数据Ｃ↓［ｎ］与它对应的慢时间ｎ的补偿相位因子Ｋ（ｎ）相乘，得到相位补偿后的数据Ａ↓［ｎ］；把每一个慢时间相位补偿后的数据Ａ↓［ｎ］相加得到成像后点＊↓［ω］的后向散射系数σ↓［ω］，即：σ↓［ω］＝＊Ａ↓［ｎ］； 步骤７：全场景成像 重复步骤５与步骤６，对测绘场景中离散化的每一个散射点进行成像，得到整个测...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张晓玲，王银波，师君，李伟华，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。