一种合成孔径雷达成像方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种合成孔径雷达成像方法及装置，其中，所述方法包括：确定所述SAR的第一角速度和成像时间；其中，所述第一角速度是所述SAR进行滑动聚束成像时方位向波束扫描的角速度；根据所述SAR的机械最大旋转角速度确定第二角速度；其中，所述第二角速度是所述SAR进行机械扫描的角速度；根据所述第一角速度和所述第二角速度确定第三角速度，其中，所述第三角速度是所述SAR进行电扫描的角速度；根据所述第二角速度、第三角速度和成像时间控制所述SAR进行机械扫描和电扫描，得到回波数据；根据所述回波数据进行滑动聚束成像。

Synthetic aperture radar imaging method and device

The invention discloses a synthetic aperture radar imaging method and device, wherein, the method includes: determining the SAR of the first angular velocity and imaging time; among them, the first is the angular velocity of the sliding spotlight SAR imaging when the azimuth angular velocity of the scanning beam; according to the determined second angular velocity the SAR mechanical maximum rotational speed; wherein, the second angular velocity is the angular velocity of the mechanical scanning of SAR; according to the first angular velocity and the angular velocity of the triangle to determine the second speed, among them, the third angle is the angular velocity of the scanning speed of the electric SAR of; mechanical and electrical scan according to the second angular velocity, third angle velocity and imaging time control of the SAR echo data are obtained; the sliding spotlight imaging according to the echo data.

【技术实现步骤摘要】
一种合成孔径雷达成像方法及装置
本专利技术涉及雷达
，特别涉及一种合成孔径雷达成像方法及装置。
技术介绍
合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar，SAR)卫星是将SAR搭载到卫星上，进行对地观测，由于采用微波成像技术，可实现全天时、全天候观测，是重要的对地观测手段。滑动聚束是SAR卫星的一种成像模式，该模式利用方位向波束正向扫描，减慢波束足印地面移动速度，实现高分辨率成像。滑动聚束模式的方位向分辨率，主要由天线方位向波束的扫描速度和最大扫描角度决定。方位向波束扫描有两种可能的实现方式，分别为电扫描和机械扫描。二者都能实现方位向波束扫描操作，但它们的特点不同。电扫描一般由平面相控阵天线或者带有馈电网络的抛物反射面天线实现。图1-1为天线波束电扫描实现滑动聚束成像的示意图。如图1-1所示，在t1、t2、t3时刻，SAR卫星的姿态是没有发生变化的。天线波束电扫描通过控制不同阵元天线的信号相位和幅度，获得所要求的天线方向图，从而能快速改变天线波束的指向和形状，实现方位向波束扫描。电扫描方式具有灵活、快速的特点，但是当波束指向远离天线法向时，电扫描方式会产生栅瓣增益上升、波束展宽以及主瓣增益下降等方向图畸变，使系统的性能指标恶化。尽管通过增加整列天线单元个数能够大幅减弱、甚至完全消除上述缺点,但大量的天线单元会使整个SAR天线系统的重量、复杂度和成本急剧上升。图1-2为天线波束机械扫描实现滑动聚束示意图。如图1-2所示，在t1、t2、t3时刻SAR卫星的姿态角在发生变化。机械扫描通过姿态控制系统控制卫星平台的姿态角，使固定在平台上的雷达天线波束指向连续变化；或者是通过动力系统直接控制雷达天线的机械运动，使它的波束指向连续变化，实现方位向扫描。机械扫描方式运动惯性大，扫描速度不高，不易实现实时调整波束扫描速度，不能实现波束的快速指向跳变，但这种方式不会出现栅瓣效应和波束展宽效应。目前在轨的大部分SAR卫星采用天线波束电扫描方式实现滑动聚束成像，但其分辨率的提高受到天线电扫描最大角度的限制。目前仅有个别小型卫星，例如TecSAR卫星，采用卫星平台转动方式实现滑动聚束成像。对于比较普遍的中型、大型卫星，由于转动惯量太大，机械扫描速度低，采用该方式难以实现滑动聚束成像。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术实施例能够提供一种合成孔径雷达成像方法及装置，能够提高SAR在聚束成像模式下的天线波束方位向扫描速度和扫描最大角度，从而提升SAR图像的方位向分辨率。为达到上述目的，本专利技术实施例的技术方案是这样实现的：第一方面，本专利技术实施例提供一种合成孔径雷达成像方法，所述方法包括：确定所述SAR的第一角速度和成像时间；其中，所述第一角速度是所述SAR进行滑动聚束成像时方位向波束扫描的角速度；根据所述SAR的机械最大旋转角速度确定第二角速度；其中，所述第二角速度是所述SAR进行机械扫描的角速度；根据所述第一角速度和所述第二角速度确定第三角速度，其中，所述第三角速度是所述SAR进行电扫描的角速度；根据所述第二角速度、第三角速度和成像时间控制所述SAR进行机械扫描和电扫描，得到回波数据；根据所述回波数据进行滑动聚束成像。第二方面，本专利技术实施例提供一种合成孔径雷达成像装置，所述装置包括：第一确定模块，用于确定所述SAR的第一角速度和成像时间；其中，所述第一角速度是所述SAR进行滑动聚束成像时方位向波束扫描的角速度；第二确定模块，用于根据所述SAR的机械最大旋转角速度确定第二角速度；其中，所述第二角速度是所述SAR进行机械扫描的角速度；第三确定模块，用于根据所述第一角速度和所述第二角速度确定第三角速度，其中，所述第三角速度是所述SAR进行电扫描的角速度；控制模块，用于根据所述第二角速度、第三角速度和成像时间控制所述SAR进行机械扫描和电扫描，得到回波数据；成像模块，用于根据所述回波数据进行滑动聚束成像。本专利技术实施例提供一种合成孔径雷达成像方法及装置，其中，首先确定所述SAR的第一角速度和成像时间；其中，所述第一角速度是所述SAR进行滑动聚束成像时方位向波束扫描的角速度；再根据所述SAR的机械最大旋转角速度确定第二角速度；其中，所述第二角速度是所述SAR进行机械扫描的角速度；然后根据所述第一角速度和所述第二角速度确定第三角速度，其中，所述第三角速度是所述SAR进行电扫描的角速度；根据所述第二角速度、第三角速度和成像时间控制所述SAR进行机械扫描和电扫描，得到回波数据；最后根据所述回波数据进行滑动聚束成像。如此，在合成孔径雷达进行聚束模式下的成像时，结合了电扫描和机械扫描的优点，提高天线波束方位向扫描速度和扫描最大角度，从而提升SAR图像的方位向分辨率。附图说明图1-1为天线波束电扫描实现滑动聚束成像的示意图；图1-2为天线波束机械扫描实现滑动聚束示意图；图2为本专利技术实施例一合成孔径雷达成像方法的实现流程示意图；图3为本专利技术实施例二合成孔径雷达成像方法的实现流程示意图；图4-1为本专利技术实施例三SAR卫星组成结构及SAR卫星正常在轨飞行状态示意图；图4-2为本专利技术实施例三合成孔径雷达成像几何关系示意图；图4-3为本专利技术实施例三合成孔径雷达成像方法的实现流程示意图；图5为本专利技术实施例四合成孔径雷达成像装置的组成结构示意图；图6为本专利技术实施例五合成孔径雷达成像装置的组成结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对专利技术的具体技术方案做进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例一本专利技术实施例提供一种合成孔径雷达成像方法，应用于合成孔径雷达成像装置，图2为本专利技术实施例一合成孔径雷达成像方法的实现流程示意图，如图2所示，所述方法包括以下步骤：步骤S201，确定所述SAR的第一角速度和成像时间。这里，所述第一角速度是所述SAR进行滑动聚束成像时方位向波束扫描的角速度。所述步骤S201进一步包括：步骤S201a，采集所述SAR的系统参数；这里，所述SAR的系统参数包括但不限于是：所述SAR的运行速度、斜距、天线等效方位向长度和方位向波束宽度。步骤S201b，获取预先设定的成像区域方位向长度和方位向分辨率；这里，所述成像区域方位向长度和方位向分辨率可以是工作人员根据实际需要进行设定的。步骤S201c，根据所述系统参数、成像区域方位向长度和方位向分辨率确定所述SAR的第一角速度和成像时间。步骤S202，根据所述SAR的机械最大旋转角速度确定第二角速度。这里，所述第二角速度是所述SAR进行机械扫描的角速度。在实际的实现过程中，可以将所述SAR的机械扫描最大旋转角速度确定为所述第二角速度，也可以是对所述SAR的机械扫描最大旋转角速度进行一定的运算来确定第二角速度，比如将所述SAR的机械扫描最大旋转角速度减去一个值得到所述第二角速度。步骤S203，根据所述第一角速度和所述第二角速度确定第三角速度。这里，所述第三角速度是所述SAR进行电扫描的角速度。在实际的实现过程中，按照公式(1-1)确定所述第三角速度。ωb＝ω-ωs(1-1)；其中，ω为第一角速度，ωs为第二角速度，ωb为第三角速度。步骤S204，根据所述第二角速度、第三角速度和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合成孔径雷达SAR成像方法，其特征在于，所述方法包括：确定所述SAR的第一角速度和成像时间；其中，所述第一角速度是所述SAR进行滑动聚束成像时方位向波束扫描的角速度；根据所述SAR的机械最大旋转角速度确定第二角速度；其中，所述第二角速度是所述SAR进行机械扫描的角速度；根据所述第一角速度和所述第二角速度确定第三角速度，其中，所述第三角速度是所述SAR进行电扫描的角速度；根据所述第二角速度、第三角速度和成像时间控制所述SAR进行机械扫描和电扫描，得到回波数据；根据所述回波数据进行滑动聚束成像。

【技术特征摘要】
1.一种合成孔径雷达SAR成像方法，其特征在于，所述方法包括：确定所述SAR的第一角速度和成像时间；其中，所述第一角速度是所述SAR进行滑动聚束成像时方位向波束扫描的角速度；根据所述SAR的机械最大旋转角速度确定第二角速度；其中，所述第二角速度是所述SAR进行机械扫描的角速度；根据所述第一角速度和所述第二角速度确定第三角速度，其中，所述第三角速度是所述SAR进行电扫描的角速度；根据所述第二角速度、第三角速度和成像时间控制所述SAR进行机械扫描和电扫描，得到回波数据；根据所述回波数据进行滑动聚束成像。2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述确定所述SAR的第一角速度和成像时间包括：采集所述SAR的系统参数；获取预先设定的成像区域方位向长度和方位向分辨率；根据所述系统参数、成像区域方位向长度和方位向分辨率确定所述SAR的第一角速度和成像时间。3.根据权利要求2中所述的方法，其特征在于，所述系统参数至少包括：所述SAR的飞行速度Vs、距离成像场景的最短斜距R0、天线等效方位向长度Da和方位向波束宽度θa，对应地，所述根据所述系统参数、成像区域方位向长度和方位向分辨率确定所述SAR的第一角速度和成像时间包括：根据公式确定旋转中心斜距Rrot；其中，ρ为所述方位向分辨率；根据公式和确定所述SAR进行滑动聚束成像的扫描角度θsteer；其中，Xscene为所述成像区域方位向长度；按照公式确定所述成像时间Ta；按照公式确定所述第一角速度ω。4.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一角速度和所述第二角速度确定第三角速度，包括：按照公式ωb＝ω-ωs确定第三角速度ωb；其中，所述ωs为第二角速度，所述ω为第一角速度。5.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，在所述根据所述第二角速度、第三角速度和成像时间控制所述SAR进行机械扫描和电扫描，得到回波数据之前，所述方法还包括：确定所述SAR进行电扫描的最大扫描角度；判断所述第二角速度和所述成像时间的乘积是否不大于所述电扫描的最大扫描角度；如果所述第二角速度和所述成像时间的乘积不大于所述电扫描的最大扫描角度，则根据所述第二角速度、第三角速度和成像时间控制所述SAR进行机械扫描和电扫描，得到回波数据。6.根据权利要求5中所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：如果所述第二角速度和所述成像时间的乘积大于所述电扫描的最大扫描角度，则提示重新设定成像区域方位向长度和方位向分辨率。7.根据权利要求1-5中任一所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二角速度、第三角速度和成像时间控制所述SAR进行机械扫描和电扫描包括：控制所述SAR按照所述第二角速度进行时长为所述成像时间的机械扫描；控制所述SAR按照所述第三角速度进行时长为所述成像时间的电扫描；其中，所述机械扫描的开始时间和所述电扫描的开始时间的间隔在预设的时间范围内。8.一种合成孔径雷达SA...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙吉利，郑明洁，禹卫东，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11