一种天线方位多通道间基线和相位中心的配置方法技术

本发明专利技术公开了一种天线方位多通道间基线和相位中心的配置方法，该方法包括：根据需要实现的分辨率和幅宽指标，进行天线长度和基线长度的设计；基于设计的天线长度和基线长度，进行雷达参数的适配性优化；根据不同模式雷达工作参数和天线长度与基线长度间的约束关系，建立宽适应性多通道信号处理方法，提升系统模糊性能与系统灵敏度性能。本发明专利技术的方法是实现星载SAR多通道高精度高分辨率宽幅成像的核心关键技术。关键技术。关键技术。

【技术实现步骤摘要】
一种天线方位多通道间基线和相位中心的配置方法


[0001]本专利技术涉及星载高分辨率宽幅合成孔径雷达技术，特别是指一种天线方位多通道间基线和相位中心的配置方法。

技术介绍

[0002]星载SAR是一种非常重要的微波遥感手段，在军民领域均具有非常广泛的应用价值。高分辨率宽幅SAR是其发展的重要方向，目前技术途径主要有两种，一种方案是侧重于方位连续宽幅普查成像的多波束成像体制，另一种是侧重于方位有限区域详查的两维大扫描Mosaic成像体制，前者具有非常重要的优势，可在方位向上形成连续成像具有更优的应用潜力。采用方位向多通道技术是多波束成像体制的主要实现方式，然而当前并没有形成系统的针对多通道的星载SAR系统设计方法和实现思路，而且现有的信号处理方法无法实现脉冲重复频率（PRF，Pulse Repetition Frequency）选择的宽适应性，这大大限制的天线方位多通道技术在星载SAR系统中的大规模应用，因此研究针对高分辨率宽幅星载SAR系统的天线多通道间基线与相位中心配置方法具有非常重要的意义。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种天线方位多通道间基线和相位中心的配置方法，形成多通道天线体制下的星载SAR系统设计方法。
[0004]为达到上述目的，本专利技术的技术方案为：一种天线方位多通道间基线和相位中心的配置方法，用于，星载SAR系统，该方法包括：根据需要实现的分辨率和幅宽指标，进行天线长度和基线长度的设计；基于设计的天线长度和基线长度，进行雷达工作参数的适配性优化；根据不同模式雷达工作参数和天线长度与基线长度间的约束关系，构建宽适应性多通道信号处理方法，提升系统模糊性能与系统灵敏度性能。
[0005]有益效果：本专利技术在实现信号重建的同时最小化噪声能量与模糊能量，提升系统灵敏度，降低模糊度，通过使用本专利技术的方法，能使得星载合成孔径雷达的品质因数[幅宽(km)/分辨率(m)]达到50以上。
附图说明
[0006]图1为各项指标与参数间的约束对应关系；图2为系统参数优化方法；图3为 NESZ；图4为 方位模糊比AASR；图 5为距离模糊比RASR；图 6为地距分辨率；
图7为系统灵敏度 NESZ；图 8为方位模糊比AASR；图9为距离模糊比 RASR；图 10为地距分辨率；图11为方位模糊度改善结果；图12为Φ
Bd
改善结果；图13 为本专利技术的方法流程图。
具体实施方式
[0007]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0008]本专利技术为天线方位多通道间基线和相位中心的配置方法，如图13所示，包括以下步骤：步骤101：根据需要实现的分辨率和幅宽指标，进行天线长度和基线长度的设计；星载SAR系统的分辨率与幅宽指标对PRF的要求构成一对矛盾关系，分辨率越高所需的PRF越高，而较高的PRF又会使得观测幅宽较小，因此如果同时实现高分辨率宽幅成像，至少应该使得其中一项指标对PRF的限制放宽。因此，本专利技术采用将长天线沿方位向分块形成多个子通道的方式，实现空间采样等效时间采样，降低分辨率对系统PRF的要求，进而同时实现宽幅成像，所述多通道是指多个子通道；分辨率与子通道长度密切相关，成像幅宽与天线总长密切相关，因此必须针对需求分辨率与幅宽指标进行天线长度和子通道基线长度的优化设计。
[0009]具体地，根据星载SAR成像原理，系统方位分辨率，其中V
g
为雷达波束照射地面波足的地速，B
d
为多普勒频率带宽，雷达波束宽度与多普勒频率宽度正相关，因此为了得到需求方位分辨率，必须根据需求多普勒带宽计算出准确的雷达波束宽度。当雷达天线沿方位向分块形成多个子通道工作时，其接收方向图即为子通道天线对应的波束宽度，因此可先根据需求双程波束宽度设计子通道对应的基线长度d
a
，使得子通道的波束宽度与需求波束宽度相当，然后用同样的波束宽度设计发射方向图，即可实现需求的方位分辨率对应的波束宽度。成像幅宽受限于雷达收发信号时序以及星下点回波时序，宽幅越宽，对应的可选PRF越低，当系统PRF不高于需求幅宽对应的最高可选PRF
max
即可：W
g
为幅宽，θ
inc
为入射角，c为电磁波传输速度，T
p
为发射脉冲宽度，这个PRF
max
是一个理论计算结果，实际工程应用中还需要根据实际情况降低PRF
max
的值。为了实现空间采样等效时间采样，需要基于PRF设计天线总长，当PRF=2*V
s
/L
a
时，天线多通道采样位置与时间
等间隔采样位置基本完全对应，因此可选择接近的天线长度，并使其同时满足N=L
a
/d
a
。V
s
表示雷达速度，N为方位通道数，L
a
为雷达天线总长。
[0010]步骤102：基于设计的天线长度和基线长度，进行雷达工作参数的适配性优化；此步骤中，建立方位多通道条件下天线长度与系统PRF间的约束关系，根据子通道基线长度和多普勒带宽需求形成对收发方向图的波束宽度约束，优化雷达工作参数满足分辨率幅宽指标，同时保证系统灵敏度和模糊度性能指标。
[0011]影响雷达成像性能的指标主要有系统灵敏度和模糊度，其中模糊度包括方位模糊度和距离模糊度。其中方位模糊度主要受多普勒带宽、双程天线方向图和PRF的影响，当采用多通道体制时，等效PRF变为系统工作PRF的N倍，在进行均匀化重建时，方位模糊度还受到重建处理的影响；雷达系统灵敏度也会受到均匀化重建过程的影响，可用表征，其中f
a
表示多普勒频率，B
d
为多普勒带宽，P
i
(
·
)为第i个通道的重建加权滤波器，E表示期望，rect表示矩形函数，方位通道数目、天线长度和多普勒带宽均会对该结果产生影响；雷达距离模糊受PRF的影响较大，PRF越高，距离模糊越差。因此，在选择雷达工作参数时，必须综合考虑上述所有因素。在步骤101中，我们已经得到初步的天线长度和子通道基线长度，必须在此基础上进一步对雷达系统各项参数进行调整优化，实现各项系统性能指标满足要求的雷达工作参数。各项指标与参数间的约束关系如图1所示：在步骤101中确定的d
a
会使得方位过采样偏低，系统方位模糊不足，为了使系统的各项性能指标达标，下面给出系统参数优化方法的具体步骤：步骤（1）首先基于分辨率幅宽需求，形成初始的基线长度d
a0
和初始的方向通道数N0；步骤（2）基于基线长度和方向通道数，计算得到天线长度La，根据得到的天线长度La，计算系统需求的脉冲重复本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天线方位多通道间基线和相位中心的配置方法，用于星载SAR系统，其特征在于，该方法包括：根据需要实现的分辨率和幅宽指标，进行天线长度和基线长度的设计；基于设计的天线长度和基线长度，进行雷达工作参数的适配性优化；根据不同模式雷达工作参数和天线长度与基线长度间的约束关系，构建宽适应性多通道信号处理方法，所述多通道是指多个子通道。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据需要实现的分辨率和幅宽指标，进行天线长度和基线长度的设计，具体包括：采用将长天线沿方位向分块形成多个子通道的方式，实现空间采样等效时间采样，降低分辨率对系统PRF的要求，进而同时实现宽幅成像；针对分辨率与幅宽指标进行天线长度和子通道基线长度的设计，基于分辨率设计子通道长度，基于成像幅宽指标设计通道数目和天线长度，同时综合考虑系统成像性能，对通道长度和通道数目进...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓云凯，王伟，张志敏，吴侠义，吴亮，欧乃铭，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：