合成孔径雷达宽测绘带对地观测步进扫描模式的实现方法

摘要

本发明一种合成孔径雷达宽测绘带对地观测步进扫描模式的实现方法，涉及合成孔径雷达技术，在每个子带内，天线在方位向沿着轨迹方向，从后向前步进扫描并接收回波，通过控制天线方位向扫描速度来改变分辨率；子带扫描结束后，在距离向，通过切换波束指向使得天线照射不同的子带，以实现宽测绘带。本发明方法明显改善了常规扫描(ScanSAR)模式的扇贝效应，整个场景内的方位分辨率、模糊比和噪声等效系数都比较均匀。在天线的扫描能力较强时，该模式可以获得优于ScanSAR模式的分辨率。

主权项

1.一种合成孔径雷达宽测绘带对地观测步进扫描模式的实现方法，其特征在于，在每个子带内，天线在方位向沿着轨迹方向，从后向前扫描并接收回波，通过控制天线方位向扫描速度来改变分辨率；子带扫描结束后，在距离向，通过切换波束指向使得天线照射不同的子带，以实现宽测绘带；其具体步骤如下：a)输入指标：测绘带总幅宽和系统分辨率；b)根据输入指标要求和实际天线尺寸，确定波束不扫描时每个子带的能够达到的方位分辨率和幅宽；c)根据子带方位分辨率、幅宽和测绘带总幅宽，确定子带数目，然后根据天线扫描能力，优化系统分辨率；d)通过初步计算确定波束的扫描时间、扫描角度；e)根据天线的扫描能力和步进特性，进一步精确计算扫描时间和扫描角度，以满足天线实际扫描能力需求；f)进行参数核算，如果不满足指标要求，根据步骤a)～e)重新计算各参数，直到满足指标要求；然后根据计算得到的方位向扫描角范围，在SAR平台上以一定的步长间隔逐步调节方位向波束中心指向，使其从负的方位向扫描角开始，到正的方位向扫描角结束；g)一个子带扫描结束后，调节天线距离向波束指向到下一个子带，根据设计参数，以一定的步长间隔逐步调节方位向波束中心指向，使其从负的方位向扫描角开始，到正的方位向扫描角结束；h)子带逐个扫描结束后，一个扫描周期结束，天线波束回到第一个子带，重新开始扫描；其中，步骤e)中所述计算扫描时间和扫描角度，需要根据天线的步进特性和扫描能力，进一步精确计算各个参数，包括步骤如下：①根据天线步进角度dθ，采用下面公式计算天线实际扫描角度：${\theta }_{\mathrm{real}}^{\left(n\right)}=\mathrm{ceil}({\theta }^{\left(n\right)}/\mathrm{d\theta })·\mathrm{d\theta }$式中，ceil(·)表示向上取整数，θ⁽ⁿ⁾表示初步计算的天线扫描角度，是天线实际扫描角度；②计算天线实际扫描角度和初步计算的天线扫描角度之差；③根据天线实际扫描角度，计算实际扫描时每次步进驻留脉冲数；④计算每个子带实际驻留时间；⑤计算实际扫描周期；⑥计算每个子带天线有效扫描轨迹；⑦计算平台在一个扫描周期内运动轨迹；⑧计算每个子带实际驻留时间和每个子带初步计算的驻留时间之差，并将时间差累加；步骤f)中，进行参数核算，如果每个子带都能满足天线有效扫描轨迹大于或者等于平台在一个扫描周期运动轨迹，在参数精确计算中得到的参数就是最终实际飞行参数，能够满足分辨率要求；如果不能满足天线有效扫描轨迹大于或者等于平台在一个扫描周期运动轨迹，会导致沿着方位向轨迹出现分辨率降低的区域，具体解决方法如下：①重新计算时间余量；②把时间余量带入计算公式中，经过初步计算得到新的参数组，然后重复步骤e)和f)。