专利名称：用于悬停平台的对地凝视成像系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及雷达、微波遥感及精确制导领域的成像技术，具体而言，本发明涉及用于悬停平台的对地凝视成像系统。
背景技术：
悬停平台作为各种电子设备搭载平台，在空间预警、战场监视、电子对抗等方面已经在实际中得到应用。悬停平台可搭载各种遥感、预警、干扰、侦察等系统，具有滞空时间长、载荷能力强，覆盖区域广、费用低廉等优点。在凝视观测的成像条件下，雷达系统与观测区域内目标保持相对静止状态，此时实孔径雷达系统是一种公知的雷达系统。传统的实孔径成像雷达系统，包括波束扫描雷达系统、相控阵雷达系统及焦平面成像雷达系统等。实孔径雷达系统设置收发阵元的大规模真实阵列，通过波束合成形成大的观测孔径来对目标进行成像。由于阵列天线波束效应的影响，要获得高分辨率的反演图像，需要增大阵列的横向孔径，导致阵列规模过大，造价过于昂贵。在悬停平台的体积和重量受限制的情况下，波束扫描雷达雷达系统应用于悬停平台的可实现性较弱。另外，由于波束覆盖范围的限制，波束扫描雷达系统需要利用机械扫描方式改变波束方向；相控阵雷达系统用计算机控制波束的形成和扫描；焦平面成像雷达系统则利用天线阵的偏焦实现多波束，然后利用多个“馈源”对观测区域同时照射。若用传统的实孔径雷达系统完成对地的大范围凝视成像，系统技术要求和成本花费将大大增加，并且成像分辨率受天线的孔径所限制。因此，有必要提出一种有效的技术方案，解决现有技术中难以支持应用于悬停平台的对地凝视高分辨雷达成像、大范围凝视成像的问题。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是通过在悬停平台引入基于时空两维随机辐射场的高分辨微波凝视成像方法，实现为悬停平台提供了对地面目标高空间分辨率的成像功能。本发明实施例提出了一种用于悬停平台的对地凝视成像系统，包括发射机模块， 信号处理模块以及接收机模块，所述发射机模块，所述发射机模块包括随机辐射源单元和发射天线单元，所述随机辐射源单元用于以预定观测视角产生并发射随机信号，所述发射天线单元通过多相位中心的天线向外辐射形成随机分布的口面场，随空间传播后在波束覆盖区域形成时空两维随机辐射场；所述信号处理模块，与所述发射机模块相连，通过随机辐射源单元的发射信号形式、发射机天线构型分布、发射机到覆盖区的高程距离、观测视角，计算得到所述时空两维随机辐射场的分布数据，通过对所述时空两维随机辐射场分布的精确定标，将所述时空两维随机辐射场分布数据输入到所述接收机模块；
接收机模块，用于根据所述接收机模块的接收天线单元接收散射回波信号，对所述散射回波信号与所述信号处理模块输入的所述时空两维随机辐射场分布信息进行关联处理单元处理，输出高分辨率反演图像。根据本发明的实施例，所述随机辐射源单元用于以预定视角产生并发射随机信号包括以下任意一种模式
所述随机辐射源单元以正下视工作模式发射随机信号；所述随机辐射源单元以斜视工作模式发射随机信号；所述随机辐射源单元以大斜视工作模式发射随机信号。根据本发明的实施例，所述正下视工作模式为观测视角Y < 1.72° ；所述斜视工作模式为观测视角1.72° < γ < 75° ；所述大斜视工作模式为观测视角75° < γ <86.8°。根据本发明的实施例，所述接收机模块包括接收天线单元，回波存储与预处理单元和关联处理单元，所述接收天线单元，用于接收所述波束覆盖区域的散射场rec(t)，
权利要求
1.一种用于悬停平台的对地凝视成像系统，其特征在于，包括发射机模块，信号处理模块以及接收机模块，所述发射机模块，所述发射机模块包括随机辐射源单元和发射天线单元，所述随机辐射源单元用于以预定观测视角产生并发射随机信号，所述发射天线单元通过多相位中心的天线向外辐射形成随机分布的口面场，随空间传播后在波束覆盖区域形成时空两维随机辐射场；所述信号处理模块，与所述发射机模块相连，通过随机辐射源单元的发射信号形式、发射机天线构型分布、发射机到覆盖区的高程距离、观测视角，计算得到所述时空两维随机辐射场的分布数据，通过对所述时空两维随机辐射场分布的精确定标，将所述时空两维随机辐射场分布数据输入到所述接收机模块；接收机模块，用于根据所述接收机模块的接收天线单元接收散射回波信号，对所述散射回波信号与所述信号处理模块输入的所述时空两维随机辐射场分布信息进行关联处理， 输出高分辨率反演图像。
2.如权利要求1所述的用于悬停平台的对地凝视成像系统，其特征在于，所述随机辐射源单元用于以预定视角产生并发射随机信号包括以下任意一种模式所述随机辐射源单元以正下视工作模式发射随机信号； 所述随机辐射源单元以斜视工作模式发射随机信号； 所述随机辐射源单元以大斜视工作模式发射随机信号。
3.如权利要求2所述的用于悬停平台的对地凝视成像系统，其特征在于， 所述正下视工作模式为观测视角Y ^ 1.72° ；所述斜视工作模式为观测视角1.72° < γ <75° ； 所述大斜视工作模式为观测视角75° < γ <86.8°。
4.如权利要求2所述的用于悬停平台的对地凝视成像系统，其特征在于，所述接收机模块包括接收天线单元，回波存储与预处理单元和关联处理单元，所述接收天线单元，用于接收所述波束覆盖区域的散射场rec(t)，一 Ttt-T— Yff-Y一rec{t) =·σ(Γ) dS>,其中，所述波束覆盖区域的面积为 s'，为总的时空两维随机辐射场，所述波束覆盖区域的目标散射系数为^(r);所述回波存储与预处理单元，用于接收所述接收天线单元输出的信息并存储，预处理后输入所述关联处理单元；所述关联处理单元，用于对所述接收天线单元输出回波信号与辐射场演算单元模块的输出辐射场信息进行关联处理单元，再通过信息重组而获得高分辨目标信息。
5.如权利要求4所述的用于悬停平台的对地凝视成像系统，其特征在于，单个发射源的辐射场为八OW，所述总的时空两维随机辐射场为
6.如权利要求2所述的用于悬停平台的对地凝视成像系统，其特征在于，在斜视工作模式下，对远距离区域实现经几何校正后的高分辨率凝视成像，包括首先进行子空域分解，等效于按照距离门对散射回波进行分割，得到一系列子回波； 对每个子空域，以随机辐射源单元为核心的发射机模块发射时空二维随机辐射场，将子回波信号与所述信号处理模块输出进行关联处理单元，如此依次反演得到每一个子空域的散射强度大小；对所有的子空域进行拼接，得到整体斜视区域的高分辨雷达图像。
7.如权利要求2所述的用于悬停平台的对地凝视成像系统，其特征在于，在大斜视模式下，对超远距离区域进行经几何校正和辐射校准后的高分辨率凝视成像，包括对波束覆盖区域获取高程数据，得到对应平面覆盖区域的失真范围； 进行辐射校准，在所述信号处理模块中把相应的叠掩、阴影失真区域的辐射场分布置零后进行关联处理单元，得到修正后的反演图像；根据高程图以及修正后的反演图像进行图像配准，得到最终的反演图像。
全文摘要
本发明提出了一种用于悬停平台的对地凝视成像系统，包括发射机模块，信号处理模块以及接收机模块。发射机模块以预定观测视角产生并发射随机信号，形成时空两维随机辐射场；信号处理模块通过随机辐射源单元的发射信号形式、发射机天线构型分布、发射机到覆盖区的高程距离、观测视角，计算得到时空两维随机辐射场的分布数据；接收机模块用于通过接收天线单元接收散射回波信号，对散射回波信号与相应输入的辐射场信息进行关联处理、输出高分辨率反演图像。本发明提出的上述方案，能够实现现有技术所不能支持的应用于悬停平台的对地凝视高分辨雷达成像的功能，通过多种工作模式的设计，可以完成对地的大范围凝视成像。
文档编号G01S13/89GK102169179SQ20111000052
公开日2011年8月31日 申请日期2011年1月4日 优先权日2011年1月4日
发明者刘发林, 徐浩, 杨予昊, 王东进, 郭圆月, 马远鹏 申请人:中国科学技术大学