專利名稱：一種構(gòu)建雙站雙線陣三維成像合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于雷達(dá)成像技術(shù)領(lǐng)域，它特別涉及了合成孔徑雷達(dá)(SAR)成像技術(shù)領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
合成孔徑雷達(dá)(SAR)是一種高分辨率的微波成像系統(tǒng)，它依靠雷達(dá)和目標(biāo)之間的 相對運動來形成合成陣列來獲得橫向高分辨率，利用大帶寬信號實現(xiàn)縱向高分辨率。三維 SAR是基于常規(guī)SAR橫向維和縱向維的基礎(chǔ)之上外加切橫向維，它也是依靠雷達(dá)和目標(biāo)之 間的相對運動來獲得切橫向分辨率。三維成像是SAR區(qū)別于其他遙感成像系統(tǒng)的重要特 征。 三維SAR具有極為重要的作用 (1)三維SAR可以全天候，全天時，遠(yuǎn)距離的對三維目標(biāo)進(jìn)行精確成像。 (2)三維SAR的測繪范圍廣，在地形測繪，環(huán)境檢測，災(zāi)害預(yù)報等方面具有很重要
的作用。 (3)三維SAR系統(tǒng)可以用于軍事戰(zhàn)略進(jìn)攻中對敵對目標(biāo)(如飛機(jī)，導(dǎo)彈，敵方陣 地)進(jìn)行成像。 可見三維合成孔徑雷達(dá)不僅在微波成像，而且還在軍事，民用探測領(lǐng)域發(fā)揮著十 分重要的作用。因此，對三維SAR的研究具有重要的價值。 目前關(guān)于三維SAR技術(shù)的相關(guān)系統(tǒng)主要包括干涉SAR(簡稱InSAR)系統(tǒng)、曲線 SAR(簡稱CSAR)系統(tǒng)和線陣SAR(簡稱LASAR)系統(tǒng)。InSAR系統(tǒng)是一種利用天線在不同角 度而獲取的同一觀測區(qū)域的兩個或多個觀測數(shù)據(jù)干涉而得到的數(shù)字高程的三維SAR系統(tǒng)， 但是它不具備第三維分辨能力，并且從理論上不能提供精確的三維重建。CSAR系統(tǒng)是設(shè)定 運動平臺在三維空間內(nèi)的飛行路徑而重建場景三維信息的一種三維SAR系統(tǒng)，它具備第三 維分辨能力，在理論上也能提供精確的三維重建能力，但是它必須設(shè)定運動平臺在三維內(nèi) 的飛行路徑，而且天線相位中心運動軌跡的控制精度比較低，這對三維SAR系統(tǒng)來說是一 個束縛。目前研究比較熱的單站線陣SAR系統(tǒng)是把一線性陣列天線固定在飛機(jī)機(jī)翼上來重 建場景三維信息的一種三維SAR系統(tǒng)，它克服了曲線SAR的缺點，但是由于該系統(tǒng)的實線陣 是一個全陣元激勵陣，其存在功率消耗大，數(shù)據(jù)處理量大，且陣元之間的耦合不可避免的缺 點，另夕卜還有如文獻(xiàn)Tsz—King Chan， Yasuo Kuga， "Experimental studies on circular SAR imaging in clutter using angularcorrelation function technique"中所提至lj的
當(dāng)距離史的差小于分辨率時存在的成像模糊問題，該系統(tǒng)也在一定程度上受到成像地形的 制約。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有三維SAR系統(tǒng)中天線的相位中心運動軌跡的控制 精度低、難以獲取任意設(shè)定的飛行路徑、功率消耗大、數(shù)據(jù)處理量大、陣元間的耦合等缺點，
4提供一種構(gòu)建雙站雙線陣三維成像合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)的方法，該系統(tǒng)具有天線相位中心控 制精度高的優(yōu)點以及現(xiàn)有雙站三維成像合成孔徑雷達(dá)的所有優(yōu)點，采用單激勵方式，大大 降低了功率消耗和硬件的復(fù)雜度，克服了距離模糊效應(yīng)，便于實現(xiàn)觀測場景的三維成像。 為了方便描述本發(fā)明的內(nèi)容，首先作以下術(shù)語定義
定義1、雙站雙線陣三維成像合成孔徑雷達(dá) 雙站雙線陣三維成像合成孔徑雷達(dá)是將發(fā)射線性陣列天線固定于發(fā)射平臺上，接 收線性陣列天線固定于接收平臺上，以合成二維平面陣列，并進(jìn)行三維成像的一種新型合 成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)； 定義2、雙站三維成像合成孔徑雷達(dá)理論分辨率 雙站三維合成孔徑雷達(dá)理論分辨率是指根據(jù)雙站三維合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)參數(shù)，包 括發(fā)射信號帶寬，合成孔徑長度以及線陣天線長度決定的三維合成孔徑雷達(dá)所能達(dá)到的最 大分辨率。詳見文獻(xiàn)"雙站合成孔徑雷達(dá)成像原理"，湯子躍等編著，科學(xué)出版社出版；
定義4、標(biāo)準(zhǔn)后向投影算法 后向投影算法是基于匹配濾波原理的合成孔徑雷達(dá)成像算法，詳細(xì)內(nèi)容可參 考文獻(xiàn)-"Research on A novel fast back projection algorithm for strip map bistaticSAR imaging"; 定義5、發(fā)射/接收天線相位中心軌跡 發(fā)射/接收天線相位中心軌跡是指不同脈沖重復(fù)周期內(nèi)，雙站雙線陣三維成像合 成孔徑雷達(dá)打開的發(fā)射/接收天線陣元位置所構(gòu)成的軌跡，可看作服從某種分布的隨機(jī)變 定義6、合成孔徑雷達(dá)發(fā)射機(jī) 合成孔徑雷達(dá)發(fā)射機(jī)是指目前合成孔徑雷達(dá)采用的向觀測區(qū)域發(fā)射電磁信號的 系統(tǒng)，主要包括信號發(fā)生器、混頻器、放大器等模塊；
定義7、合成孔徑雷達(dá)接收機(jī) 合成孔徑雷達(dá)接收機(jī)是指目前合成孔徑雷達(dá)采用的接收觀測區(qū)域回波的系統(tǒng)，主 要包括混頻器、放大器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、存儲設(shè)備等。 本發(fā)明提供一種構(gòu)建雙站雙線陣三維成像合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)的方法，它采用下面 的步驟 步驟1、線陣發(fā)射機(jī)構(gòu)建 雙站雙線陣三維合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)的線陣發(fā)射機(jī)包括以下部分一臺合成孔徑雷 達(dá)發(fā)射機(jī)、控制開關(guān)、M條饋線和M個線陣饋元，其中，M是自然數(shù)，M的大小由雙站雙線陣三 維合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)在一個飛行孔徑內(nèi)脈沖重復(fù)頻率的大小來決定，M = vXNa/L，其中，v 為飛行平臺速度，Na為合成孔徑雷達(dá)方位向采樣點數(shù)，L為線陣天線長度；雙站雙線陣三維 合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)的線陣發(fā)射機(jī)框圖如附圖1所示，控制開關(guān)和發(fā)射機(jī)相連，控制開關(guān)通 過M條饋線與M個線陣饋元相連，線陣天線的長度為L， L的大小由雙站雙線陣三維合成孔 徑雷達(dá)系統(tǒng)要求得到的分辨率決定，L= A/p，其中，A為雙站雙線陣三維合成孔徑雷達(dá)
系統(tǒng)載波頻率，P為系統(tǒng)分辨率。 步驟2、發(fā)射天線相位中心軌跡的構(gòu)建 在每一個慢時間n， n = 1……N內(nèi)，利用控制開關(guān)打開發(fā)射線陣天線中特定的某一個陣元，使得發(fā)射天線相位中心軌跡構(gòu)成的隨機(jī)變量服從均勻分布。
步驟3、發(fā)射系統(tǒng)構(gòu)建 雙站雙線陣三維合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射系統(tǒng)是將步驟1中的線陣發(fā)射機(jī)安置于
發(fā)射平臺上，線陣天線沿垂直發(fā)射平臺運動方向放置，發(fā)射平臺以恒矢量速度&運動，發(fā)射 平臺的初始化飛行高度為Ht。；線陣發(fā)射機(jī)按步驟2中的構(gòu)建的發(fā)射天線相位中心軌跡對測
繪場景不斷的發(fā)射電磁波信號。
步驟4、線陣接收機(jī)構(gòu)建 雙站雙線陣三維合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)的線陣接收機(jī)包括以下部分一臺合成孔徑雷 達(dá)接收機(jī)、控制開關(guān)、M條饋線和M個線陣饋元，其中，M是自然數(shù)，M的大小由雙站雙線陣三 維合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)在一個飛行孔徑內(nèi)脈沖重復(fù)頻率的大小來決定，M = vXNa/L，其中，v 為飛行平臺速度，Na為合成孔徑雷達(dá)方位向采樣點數(shù)，L為線陣天線長度。與雙站雙線陣三 維合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)的線陣發(fā)射機(jī)類似，雙站雙線陣三維合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)的線陣接收機(jī) 框圖如附圖2所示，控制開關(guān)和接收機(jī)相連，控制開關(guān)通過M條饋線和M個線陣饋元相連， 線陣的長度為L， L的大小由雙站雙線陣三維合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)要求得到的分辨率決定，L =A/p，其中，A為雙站雙線陣三維合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)載波頻率，P為系統(tǒng)分辨率。
步驟5、接收天線相位中心軌跡的構(gòu)建 在每一個慢時間n， n = 1……N內(nèi)，利用控制開關(guān)打開接收線陣天線中特定的某 一個陣元，使得接收天線相位中心軌跡構(gòu)成的隨機(jī)變量服從均勻分布。
步驟6、接收系統(tǒng)構(gòu)建 雙站雙線陣三維合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)接收系統(tǒng)是將步驟4中的線陣接收機(jī)安置于
發(fā)射平臺上，接收線陣天線沿垂直發(fā)射平臺運動方向放置，接收平臺以恒矢量速度^運動，
接收平臺的初始化飛行高度為Hr。；線陣接收機(jī)按步驟5中的方式對發(fā)射機(jī)發(fā)射到測繪場景
后的回波數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、存儲。 步驟7、發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)同步 在雙站雙線陣三維成像合成孔徑雷達(dá)進(jìn)行三維成像過程中，在發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射電磁 信號后固定的延時時刻t ，打開接收系統(tǒng)接收場景回波，以實現(xiàn)發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)的時 間同步，其中，固定的延時時刻t由觀測區(qū)域到發(fā)射系統(tǒng)的距離RT和觀測區(qū)域到發(fā)射系統(tǒng) 的距寓Rk決定，t = 0.8X (Rt+R》/C，其中，C為光速。另外，在雙站雙線陣三維成像合成 孔徑雷達(dá)進(jìn)行三維成像過程中，始終保證接收系統(tǒng)的天線波束對準(zhǔn)發(fā)射系統(tǒng)天線波束的照 射區(qū)域，以實現(xiàn)應(yīng)始終保持發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)的波束同步。 通過以上步驟，即可完成雙站雙線陣三維成像合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)的構(gòu)建，本發(fā)明 流程圖如圖3所示。 需要說明的是，采用標(biāo)準(zhǔn)的后向投影算法，即可利用雙站雙線陣三維成像合成孔 徑雷達(dá)系統(tǒng)所采集數(shù)據(jù)實現(xiàn)對觀測區(qū)域的三維散射系數(shù)重建； 步驟2、5中的發(fā)射天線相位中心運動軌跡和接收天線相位中心運動軌跡所服從 的分布也可以是高斯分布、拋物線分布等，不影響本發(fā)明所構(gòu)建雙站雙線陣三維成像合成 孔徑雷達(dá)系統(tǒng)的有效性。 本發(fā)明的創(chuàng)新點在于針對當(dāng)前的三維合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)所不可克服的相位中心 運動軌跡的控制精度低、難以獲取任意設(shè)定的飛行路徑、功率消耗大、數(shù)據(jù)處理量大、陣元間的耦合等缺點，提出了一種新的三維合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)，與現(xiàn)有的系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)在繼 承雙站合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)的優(yōu)點的同時還具有功耗低、無陣元耦合等優(yōu)點，并且實現(xiàn)了雙 站雙線陣三維合成孔徑雷達(dá)的三維成像。 本發(fā)明的基本原理本發(fā)明提出的雙站雙線陣三維合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)是利用合成 孔徑雷達(dá)的原理，線陣三維合成孔徑雷達(dá)天線相位中心控制精度高和現(xiàn)有雙站合成孔徑雷 達(dá)系統(tǒng)的反隱身、目標(biāo)的散射信息豐富、雷達(dá)橫截面積增加等特點。所以我們就采用雙站 合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)與線陣系統(tǒng)相結(jié)合的模式，使發(fā)射天線和接收天線都采用陣列饋元的模 式，那么我們系統(tǒng)的發(fā)射裝置和接收裝置僅有是一臺發(fā)射機(jī)，一臺接收機(jī)和分別連接發(fā)射 機(jī)和接收機(jī)的線陣饋元組成，在每個脈沖重復(fù)間隔，發(fā)射線陣饋元僅有一個打開進(jìn)行電磁 波信號的發(fā)射，而接收線陣饋元也僅有一個打開進(jìn)行回波數(shù)據(jù)的接收，且發(fā)射線陣饋元和 接收線陣饋元都由控制開關(guān)來控制，可以實現(xiàn)人為的控制。然后對接收的數(shù)據(jù)我們采用三 維BP算法進(jìn)行處理，最后可以得到三維成像結(jié)果。 本發(fā)明解決的技術(shù)問題本發(fā)明提出的雙站雙線陣三維合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)主要是 針對當(dāng)前三維合成孔徑雷達(dá)的相位中心控制精度低和數(shù)據(jù)量處理比較大而提出，利用雙站 合成孔徑雷達(dá)的原理和線陣三維合成孔徑雷達(dá)天線相位中心控制精度高的特點，采用雙站 合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)與線陣系統(tǒng)相結(jié)合的雙站雙線陣合成孔徑雷達(dá)模式來克服控制精度低 和數(shù)據(jù)量處理大的弱點。 本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明提出的雙站雙線陣三維合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)能夠有效的利用 線陣天線的控制精度高等特點來實現(xiàn)三維場景的成像，我們用該系統(tǒng)進(jìn)行仿真實驗，通過 比較和評估我們得到如下特點 (1)系統(tǒng)的收發(fā)平臺是以常矢量速度運動，所以平臺運動軌跡的控制精度較CSAR 有很大的提高。
(2)系統(tǒng)的發(fā)射裝置和接收裝置僅有是一臺發(fā)射機(jī)，一臺接收機(jī)和分別連接發(fā)射
機(jī)和接收機(jī)的線陣饋元組成，與實線陣三維SAR模型相比，硬件成本方面大大降低。
(3)在每個脈沖重復(fù)間隔，發(fā)射線陣饋元僅有一個打開進(jìn)行電磁波信號的發(fā)射，而
接收線陣饋元也僅有一個打開進(jìn)行回波數(shù)據(jù)的接收，數(shù)據(jù)處理量比實線陣三維SAR要小的
多，從而大大降低了后期成像處理的運算量，且避免了實線陣中接收陣元之間的耦合。
(4)線陣饋元由控制開關(guān)進(jìn)行控制，在一個飛行孔徑內(nèi)，通過控制開關(guān)的控制，可
以設(shè)定任意的天線相位中心分布模式，以達(dá)到收發(fā)天線相位中心可以按照任意曲線運動。
(5)由于線陣饋元開關(guān)的開關(guān)模式是由系統(tǒng)設(shè)計人員事先設(shè)定，對于不知道其開
關(guān)模式的干擾機(jī)很難對其實施干擾，這也大大提高了接收平臺的抗干擾特性。本發(fā)明可廣
泛應(yīng)用于合成孔徑雷達(dá)成像、地球搖撼、地質(zhì)測繪等領(lǐng)域。


圖1是雙站雙線陣三維成像合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的線陣天線結(jié)構(gòu)框圖
圖2是雙站雙線陣三維成像合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)接收機(jī)的線陣天線結(jié)構(gòu)框圖
圖3是本發(fā)明方法流程圖 圖4是本發(fā)明采用的雙站雙線陣三維成像合成孔徑雷達(dá)幾何模式圖 其中，PRF表示脈沖重復(fù)頻率數(shù)，Rt-APC表示第i個發(fā)射機(jī)天線相位中心，Rr-APC
7表示第j個接收機(jī)天線相位中心，^為三維測繪場景中的一個散射點，Rt表示發(fā)射機(jī)線陣 天線在此時刻的發(fā)射天線相位中心距離散射點l的距離，Rr表示接收機(jī)線陣天線在此時刻 的接收天線相位中心距離散射點^的距離，(u，v，w)為散射點^的坐標(biāo)系，(x，y，z)為載機(jī) 平臺的坐標(biāo)系，巧、C為發(fā)、收平臺速度矢量，et、、為發(fā)、收天線相位中心對散射點FJ勺 俯視角； 圖5是本發(fā)明的對三維點目標(biāo)的成像結(jié)果圖 其中橫坐標(biāo)為切航跡方向，縱坐標(biāo)為沿航跡方向，垂直坐標(biāo)為高度向。
圖6是本發(fā)明方法仿真時用的參數(shù)表
具體實施例方式
本發(fā)明主要采用仿真實驗的方法進(jìn)行驗證該系統(tǒng)模型的可行性，所有步驟、結(jié)論 都在VC++、MATLAB7. 0上驗證正確。具體實施步驟如下
步驟1、線陣發(fā)射機(jī)構(gòu)建 雙站雙線陣三維合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射平臺上的線陣發(fā)射機(jī)包括以下部分一臺 發(fā)射機(jī)，控制開關(guān)，1000條饋線和1000個線陣饋元。其系統(tǒng)框圖如附圖l所示，控制開關(guān)和 接收機(jī)相連，控制開關(guān)通過1000條饋線和1000個線陣饋元相連，線陣的長度為30。在一個 飛行孔徑內(nèi)，控制開關(guān)控制每一個慢時間n，n二 1…2048所打開的饋元的位置，且在每一個 慢時間n僅有一個饋元被打開。每一個線陣饋元都保持與接收機(jī)空間同步、頻率同步和時 間同步，線陣饋元的方位波束角為2度，水平波束角分別為30度。
步驟2、發(fā)射系統(tǒng)構(gòu)建 雙站雙線陣三維合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射系統(tǒng)是將步驟一中的線陣發(fā)射機(jī)安置于 發(fā)射平臺上，線陣沿發(fā)射平臺的橫向放置。線陣發(fā)射機(jī)和接收機(jī)實施空間同步、頻率同步和 時間同步。接收平臺以恒矢量速度
運動，發(fā)射平臺的初始化飛行高度為2500m;
線陣發(fā)射機(jī)按步驟1中的方式對測繪場景發(fā)射電磁波信號。
步驟3、線陣接收機(jī)構(gòu)建 雙站雙線陣三維合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)接收平臺上的線陣接收機(jī)包括以下部分一臺 接收機(jī)，控制開關(guān)，IOOO條饋線和1000個線陣饋元。其系統(tǒng)框圖如附圖2所示，控制開關(guān)和 接收機(jī)相連，控制開關(guān)通過1000條饋線和1000個線陣饋元相連，線陣的長度為30。在一個 飛行孔徑內(nèi)，控制開關(guān)控制每一個慢時間n，n二 1…2048所打開的饋元的位置，且在每一個 慢時間n僅有一個饋元被打開。每一個線陣饋元都保持與發(fā)射機(jī)空間同步、頻率同步和時 間同步，線陣饋元的方位波束角為2度，水平波束角分別為30度。線陣接收機(jī)的接收波門 為5E-6s，采樣頻率為1000E+6Hz。
步驟4、接收系統(tǒng)構(gòu)建 雙站雙線陣三維合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)接收系統(tǒng)是將步驟3中的線陣接收機(jī)安置于 接收平臺上，線陣沿接收平臺的橫向放置。線陣接收機(jī)和步驟l中的發(fā)射機(jī)實施空間同步、 頻率同步和時間同步。接收平臺以恒矢量速度[O 125 0]運動，接收平臺的初始化飛行高 度為2000m ; 線陣接收機(jī)按步驟3中的方式對發(fā)射機(jī)發(fā)射到測繪場景后的回波進(jìn)行數(shù)據(jù)接收。
收發(fā)平臺的飛行幾何結(jié)構(gòu)圖見附圖4。
本具體實施方式
所采用的系統(tǒng)參數(shù)詳見圖6，得到的3D點成像目標(biāo)如圖5所示。
通過本發(fā)明具體實施方式
的仿真及測試，本發(fā)明所提供的雙站雙線陣三維合成孔 徑雷達(dá)系統(tǒng)模型能夠?qū)崿F(xiàn)了雙站雙線陣三維合成孔徑雷達(dá)的三維成像，與現(xiàn)有的三維合成 孔徑雷達(dá)系統(tǒng)模型相比，本發(fā)明在克服現(xiàn)有系統(tǒng)的控制精度低、難以獲取任意設(shè)定的飛行 路徑、功率消耗大、數(shù)據(jù)處理量大、陣元間的耦合等缺點。
權(quán)利要求
一種構(gòu)建雙站雙線陣三維成像合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)的方法，其特征是它采用下面步驟步驟1、線陣發(fā)射機(jī)構(gòu)建雙站雙線陣三維合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)的線陣發(fā)射機(jī)包括以下部分一臺合成孔徑雷達(dá)發(fā)射機(jī)、控制開關(guān)、M條饋線和M個線陣饋元，其中，M是自然數(shù)，M的大小由雙站雙線陣三維合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)在一個飛行孔徑內(nèi)脈沖重復(fù)頻率的大小來決定，M＝v×Na/L，其中，v為飛行平臺速度，Na為合成孔徑雷達(dá)方位向采樣點數(shù)，L為線陣天線長度；控制開關(guān)和發(fā)射機(jī)相連，控制開關(guān)通過M條饋線與M個線陣饋元相連，線陣天線的長度為L，L的大小由雙站雙線陣三維合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)要求得到的分辨率決定，L＝λ/ρ，其中，λ為雙站雙線陣三維合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)載波頻率，ρ為系統(tǒng)分辨率；步驟2、發(fā)射天線相位中心軌跡的構(gòu)建在每一個慢時間n，n＝1.....N內(nèi)，利用控制開關(guān)打開發(fā)射線陣天線中特定的某一個陣元，使得發(fā)射天線相位中心軌跡構(gòu)成的隨機(jī)變量服從均勻分布；步驟3、發(fā)射系統(tǒng)構(gòu)建雙站雙線陣三維合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射系統(tǒng)是將步驟1中的線陣發(fā)射機(jī)安置于發(fā)射平臺上，線陣天線沿垂直發(fā)射平臺運動方向放置，發(fā)射平臺以恒矢量速度運動，發(fā)射平臺的初始化飛行高度為Ht0；線陣發(fā)射機(jī)按步驟2中的構(gòu)建的發(fā)射天線相位中心軌跡對測繪場景不斷的發(fā)射電磁波信號；步驟4、線陣接收機(jī)構(gòu)建雙站雙線陣三維合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)的線陣接收機(jī)包括以下部分一臺合成孔徑雷達(dá)接收機(jī)、控制開關(guān)、M條饋線和M個線陣饋元，其中，M是自然數(shù)，M的大小由雙站雙線陣三維合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)在一個飛行孔徑內(nèi)脈沖重復(fù)頻率的大小來決定，M＝v×Na/L，其中，v為飛行平臺速度，Na為合成孔徑雷達(dá)方位向采樣點數(shù)，L為線陣天線長度；控制開關(guān)和接收機(jī)相連，控制開關(guān)通過M條饋線和M個線陣饋元相連，線陣的長度為L，L的大小由雙站雙線陣三維合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)要求得到的分辨率決定，L＝λ/ρ，其中，λ為雙站雙線陣三維合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)載波頻率，ρ為系統(tǒng)分辨率；步驟5、接收天線相位中心軌跡的構(gòu)建在每一個慢時間n，n＝1.....N內(nèi)，利用控制開關(guān)打開接收線陣天線中特定的某一個陣元，使得接收天線相位中心軌跡構(gòu)成的隨機(jī)變量服從均勻分布；步驟6、接收系統(tǒng)構(gòu)建雙站雙線陣三維合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)接收系統(tǒng)是將步驟4中的線陣接收機(jī)安置于發(fā)射平臺上，接收線陣天線沿垂直發(fā)射平臺運動方向放置，接收平臺以恒矢量速度運動，接收平臺的初始化飛行高度為Hr0；線陣接收機(jī)按步驟5中的方式對發(fā)射機(jī)發(fā)射到測繪場景后的回波數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、存儲；步驟7、發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)同步在雙站雙線陣三維成像合成孔徑雷達(dá)進(jìn)行三維成像過程中，在發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射電磁信號后固定的延時時刻τ，打開接收系統(tǒng)接收場景回波，以實現(xiàn)發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)的時間同步，其中，固定的延時時刻τ由觀測區(qū)域到發(fā)射系統(tǒng)的距離RT和觀測區(qū)域到發(fā)射系統(tǒng)的距離RR決定，τ＝0.8×(RT+RR)/C，其中，C為光速；在雙站雙線陣三維成像合成孔徑雷達(dá)進(jìn)行三維成像過程中，始終保證接收系統(tǒng)的天線波束對準(zhǔn)發(fā)射系統(tǒng)天線波束的照射區(qū)域，以實現(xiàn)應(yīng)始終保持發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)的波束同步。F2009100582054C0000011.tif,F2009100582054C0000021.tif
全文摘要
本發(fā)明提供了一種構(gòu)建雙站雙線陣三維成像合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)的方法，它是采用雙站合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)與線陣系統(tǒng)相結(jié)合的模式，使發(fā)射天線和接收天線都采用陣列饋元的模式，在每個脈沖重復(fù)間隔，發(fā)射線陣饋元僅有一個打開進(jìn)行電磁波信號的發(fā)射，而接收線陣饋元也僅有一個打開進(jìn)行回波數(shù)據(jù)的接收，發(fā)射線陣饋元和接收線陣饋元都由控制開關(guān)來控制，可以實現(xiàn)人為的控制。采用單激勵方式，大大降低了功率消耗和硬件的復(fù)雜度，克服了距離模糊效應(yīng)，便于實現(xiàn)觀測場景的三維成像。具有硬件結(jié)構(gòu)簡單、功耗低、無陣元耦合、數(shù)據(jù)處理量小等優(yōu)點。
文檔編號G01S7/28GK101782653SQ20091005820
公開日2010年7月21日 申請日期2009年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月21日
發(fā)明者師君, 張曉玲, 曾濤, 王銀波 申請人:電子科技大學(xué)