一种合成孔径雷达的成像方法及装置、设备、存储介质制造方法及图纸

本申请实施例公开了一种合成孔径雷达的成像方法及装置、设备、存储介质，其中，该方法包括：在一个脉冲重复时间内向测绘带发射多个频谱不重叠的雷达信号，以实现对所述测绘带内的多个不同子测绘带同时进行观测；接收所述多个不同子测绘带反射的多个回波信号；对所述多个回波信号中的每一依次进行距离向频谱拼接和脉冲压缩，得到距离向成像的回波信号；对每一所述距离向成像的回波信号依次进行方位向多通道重构和脉冲压缩，得到对应子测绘带的合成孔径雷达图像。

An imaging method, device, device and storage medium of SAR

【技术实现步骤摘要】
一种合成孔径雷达的成像方法及装置、设备、存储介质
本申请实施例涉及但不限于合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar，SAR)技术，尤其涉及一种合成孔径雷达的成像方法及装置、设备、存储介质。
技术介绍
到目前为止，国内外的许多学者对星载SAR的高分宽幅(HighResolutionWideSwath，HRWS)成像系统进行了深入研究，并提出几种常见的成像模式，主要包括基于变脉冲重复频率(PulseRepetitionFrequency，PRF)的星载SAR(Staggered-SAR)、偏置相位中心方位多波束(DisplacedPhaseCenterMultipleAzimuthBeam-DigitalBeamForming-SAR，DPCMAB-DBF-SAR)和单相位中心多波束(SinglePhaseCenterMultipleAzimuthBeam-DigitalBeamForming-SAR，SPCMAB-DBF-SAR)等。然而，这些模式对回波信号的处理和系统平台的要求极高，导致很难设计出满足SAR性能要求的雷达系统。已经被提出的星载HRWS合成孔径雷达的成像系统主要使用距离向数字波束形成(DigitalBeamforming，DBF)技术和方位向多通道(AzimuthMulti-channel，AMC)技术。对于DBF技术而言，控制波束的权值或时间延迟都是在基带形成的。这就要求通道内信号传输的无失真性以及各阵元通道频率响应的一致性。然而，实际系统的多个通道的频率响应很难满足这么苛刻的要求，这就使得将DBF技术应用于星载HRWS-SAR成像系统变得十分困难。
技术实现思路
有鉴于此，本申请实施例提供一种合成孔径雷达的成像方法及装置、设备、存储介质。本申请实施例提供一种合成孔径雷达的成像方法，包括：在一个脉冲重复时间内向测绘带发射多个频谱不重叠的雷达信号，以实现对所述测绘带内的多个不同子测绘带同时进行观测；接收所述多个不同子测绘带反射的多个回波信号；对所述多个回波信号中的每一依次进行距离向频谱拼接和脉冲压缩，得到距离向成像的回波信号；对每一所述距离向成像的回波信号依次进行方位向多通道重构和脉冲压缩，得到对应子测绘带的合成孔径雷达图像。本申请实施例提供一种合成孔径雷达的成像装置，包括：发射模块，用于在一个脉冲重复时间内向测绘带发射多个频谱不重叠的雷达信号，以实现对所述测绘带内的多个不同子测绘带同时进行观测；接收模块，用于接收所述多个不同子测绘带反射的多个回波信号；第一处理模块，用于对所述多个回波信号中的每一依次进行距离向频谱拼接和脉冲压缩，得到距离向成像的回波信号；第二处理模块，用于对每一所述距离向成像的回波信号依次进行方位向多通道重构和脉冲压缩，得到对应子测绘带的合成孔径雷达图像。本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令配置为执行上述实施例提供的方法的步骤。本申请实施例提供一种合成孔径雷达的成像设备，包括：存储器和处理器，所述存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述实施例提供的方法中的步骤。本申请实施例中，通过在一个脉冲重复时间内向测绘带发射多个频谱不重叠的雷达信号，以实现对所述测绘带内的多个不同子测绘带同时进行观测。这样，在雷达发射一个频带信号去照射一个子测绘带时，通过这种雷达信号的发射方式可以以频域滤波的方法去除其他频带产生的模糊能量对其的干扰，抑制回波信号距离模糊(在距离向上的模糊)，提高成像分辨率，并且能够解决现有回波数据处理较为复杂、雷达系统设计较为困难和工程实现难度较高等难题。附图说明图1为本申请实施例提供的一种合成孔径雷达的成像方法的实现流程示意图；图2本申请实施例提供的高分宽幅SAR系统的信号发射时序图；图3本申请实施例提供的高分宽幅SAR的波束照射几何示意图；图4本申请实施例提供的雷达接收回波信号的示意图；图5本申请实施例提供的图4中第5和第6个回波的接收时序图；图6本申请实施例提供的距离向高分辨率成像流程图；图7本申请实施例提供的方位向多通道的信号重构流程图；图8本申请实施例提供的混叠的方位向回波信号的示意图；图9本申请实施例提供的发射干扰的示意图；图10本申请实施例提供的星下点回波干扰的示意图；图11本申请实施例提供的系统波束位置设计流程图；图12本申请实施例提供的实现距离向频谱拼接的压缩脉冲的示意图；图13本申请实施例提供的方位多通道重构的压缩脉冲的示意图；图14本申请实施例提供的两组波束位置斑马图；图15为本申请实施例提供的一种合成孔径雷达的成像装置的组成结构示意图；图16为本申请实施例提供的一种合成孔径雷达的成像设备的一种硬件实体示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请的技术方案进一步详细阐述。本实施例提供一种合成孔径雷达的成像方法的实现流程示意图，如图1所示，该方法包括：步骤101、在一个脉冲重复时间内向测绘带发射多个频谱不重叠的雷达信号，以实现对所述测绘带内的多个不同子测绘带同时进行观测；这里，所述脉冲重复时间(PRT)为脉冲重复频率(PulseRepetitionFrequency，PRF)的倒数，是脉冲雷达信号最重要的特征参数之一。脉冲重复频率是发射脉冲或脉冲组的速率。也就是说，脉冲重复频率就是每秒发射脉冲的数量，用赫兹(Hz)表示。这里，所述雷达信号可以为线性调频信号(LinearFrequencyModulation，LFM)。所述测绘带为待测目标区域，所述子测绘带为待测目标区域的子区域。所述频谱是指雷达信号的频谱，信号也可以在某一正交的信号空间中进行分解。而在实际应用中使用最多的正交函数集是三角函数集(正弦或余弦信号)。任一信号，只要符合一定条件都可以分解为一系列不同频率的正弦(或余弦)分量的线性叠加；每一个特定频率的正弦分量都有它相应的幅度和相位。因此对于一个信号，它的各分量的幅度和相位分别是频率的函数；或者合起来，它的复数幅度是频率的函数。这种幅度(或相位)关于频率的函数，就称为信号的频谱。所述频谱不重叠的雷达信号为频率不重叠的雷达信号。举例说明，使用PRF为1448HZ照射待测绘的目标区域，此时PRT＝0.00007s，即此时每0.00007s发射一个雷达信号，照射待测绘的目标区域，被照射的区域为待测绘的目标区域的子测绘带。步骤102、接收所述多个不同子测绘带反射的多个回波信号；在实际过程中，雷达信号照射的子测绘带会反射一个回波信号，雷达接收不同子测绘带反射的多个回波信号。举例说明，在一个脉冲重复时间内向待测绘的目标区域连续发射5个不同频带的雷达信号，B1、B2、B3、B4和B5，每个频带的雷达信号照射目标区域的一部分，每个被照射的目标区域是一个待测绘的目标区域的子测绘带，每个被照射的子测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种合成孔径雷达的成像方法，其特征在于，所述方法包括：/n在一个脉冲重复时间内向测绘带发射多个频谱不重叠的雷达信号，以实现对所述测绘带内的多个不同子测绘带同时进行观测；/n接收所述多个不同子测绘带反射的多个回波信号；/n对所述多个回波信号中的每一依次进行距离向频谱拼接和脉冲压缩，得到距离向成像的回波信号；/n对每一所述距离向成像的回波信号依次进行方位向多通道重构和脉冲压缩，得到对应子测绘带的合成孔径雷达图像。/n

【技术特征摘要】
1.一种合成孔径雷达的成像方法，其特征在于，所述方法包括：
在一个脉冲重复时间内向测绘带发射多个频谱不重叠的雷达信号，以实现对所述测绘带内的多个不同子测绘带同时进行观测；
接收所述多个不同子测绘带反射的多个回波信号；
对所述多个回波信号中的每一依次进行距离向频谱拼接和脉冲压缩，得到距离向成像的回波信号；
对每一所述距离向成像的回波信号依次进行方位向多通道重构和脉冲压缩，得到对应子测绘带的合成孔径雷达图像。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个频谱不重叠的雷达信号为M组不同的雷达信号中的一组，所述一组内的M个雷达信号之间具有不同的频带；其中，M为大于等于1的整数。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述一组内的M个雷达信号按照频谱从小到大的顺序排列，第P个所述雷达信号的起始频率等于第P-1个所述雷达信号的截止频率，其中，P为大于等于2且小于等于M的整数；
对应地，所述在一个脉冲重复时间内向测绘带发射多个频谱不重叠的雷达信号，包括：在一个脉冲重复时间内，将一组内的M个雷达信号按照特定的时序进行发射。


4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在一个脉冲重复时间内向测绘带发射多个频带不重叠的雷达信号包括：
以M个所述脉冲重复时间为一个周期，循环发射所述M组不同的雷达信号。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述以M个所述脉冲重复时间为一个周期，循环发射所述M组不同的雷达信号，包括：
根据公式Xi＝V*T*i，确定第i个所述脉冲重复时间的雷达信号在方位向上的发射位置；其中，Xi是第i个脉冲重复时间在所述方位向上的发射位置，V表示在所述方位向上运动的雷达的瞬时速度，T表示所述脉冲重复时间；
根据光速C、所述脉冲重复时间T、子测绘带的幅宽Swath，确定所述发射位置Xi向所述第j个子测绘带发射的雷达信号的中心斜距Rij；
在所述发射位置Xi上，以中心斜距Rij向第j个子测绘带发射第imodM组雷达信号，i为大于等于1的整数。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据光速C、所述脉冲重复时间T、子测绘带的幅宽Swath，确定所述发射位置Xi向所述第j个子测绘带发射的雷达信号的中心斜距Rij，包括：
根据确定所述发射位置Xi向所述第j个子测绘带发射...

【专利技术属性】
技术研发人员：张岩岩，刘大成，王宇，邓云凯，
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