雷达成像方法及系统、电子设备及计算机存储介质

1.本公开涉及雷达技术领域，具体地，涉及一种雷达成像方法及系统、电子 设备及计算机存储介质。


背景技术：

2.对于多输入多输出合成孔径雷达(multiple-input and multiple-outputsynthetic aperture radar，mimo-sar)体制，分辨率和测绘带宽是评估星载sar 系统性能的两个重要指标。高分辨率雷达图像可以用来精确地反演观测目标的 信息，便于目标识别以及特征提取。宽测绘带可以提供广阔的场景信息，适用 于对土地、森林和海洋等大面积区域的观测。此外，宽幅观测可以降低对特定 目标的重访周期，对于监测快速变化的目标具有十分重要意义。然而，由于受 到最小天线原理的限制，传统星载sar很难同时实现高分辨率和宽测绘带(highresolution and wide swath，hrws)成像。因此，星载sar的高分宽幅成像问 题是亟待解决的难题。
3.目前为止，国内外学者们对星载sar的高分宽幅(hrws)成像模式进行 了深入研究。其中，滑动聚束sar通过方位向波束扫描来获取方位向高分辨率 雷达图像，但是该模式的幅宽较小。scansar是一种可以实现宽幅覆盖的解决 方法。scansar通过距离向波束扫描实现宽幅成像。但是，由于被观测目标没 有被完整的方位向天线方向图照射，该模式获取的雷达图像会受到扇贝效应的 影响。幸运的是，topsar可以改善scansar的扇贝效应，但是其主要通过牺 牲方位向分辨率来换取更大的幅宽。此外，多波束sar也是一种候选方法，但 是其空间分辨率和性能受损与系统的斜视角度相关，并且由于其距离单元徙动 的线性分量而产生的大距离走动，会使信号处理产生更多的问题。偏离相位中 心天线(dpca)技术是另外一种方法。然而对于一个总长度固定的天线，其本身 不允许增加观测幅宽，只适合改善方位向分辨率。dpca的一个扩展是四元素 矩形阵列sar系统，并且因为其在发射期间必须关闭接收器而导致其测绘带是 不连续的。除此之外，采用方位向多通道和距离向数字波束形成(digital beamforming，dbf)技术的hrws-sar系统也是一种可行解，其主要使用距离向 dbf和方位向多通道技术。在dbf中，控制波束指向的权值或时间延迟都在 基带形成。这对通道内信号传输的无失真性和阵元间通道频率响应的一致性具 有较高的要求。可见，目前的星载sar成像模式很难满足高分宽幅成像的要求。
4.因此，需要一种能满足高分辨率且能宽幅成像要求的雷达成像系统。


技术实现要素：

5.本公开提供一种雷达成像方法及系统、电子设备及计算机存储介质。
6.本公开的第一方面提供一种雷达成像方法，所述方法包括：根据卫星高度 以及脉冲重复时间，确定待测绘区域中的子测绘带的数量n、以及任意一个脉 冲重复时间内的脉冲发射时间的数量n；在一个脉冲重复时间的n个脉冲发射 时间内，通过天线循环发射n组信号照射n个子测绘带；所述n为小于n的正 整数；其中，一组所述发射信号包括多个频谱不
重叠的发射信号，任意相邻两 组发射信号包括的向子测绘带的发射顺序不同；在脉冲发射时间对应的脉冲接 收时间内接收多个子测绘带反射的多个混合信号；对所述多个混合信号进行过 滤以及成像处理，得到雷达图像。
7.可选地，所述在一个脉冲重复时间的n个脉冲发射时间内，通过天线循环 发射n组信号照射n个子测绘带，包括：在第j个脉冲重复时间内的第i个脉冲 发射时间内，通过天线同步发送第i组n个频谱不重叠的发射信号至间隔分布 的n个子测绘带的第i个子子测绘带；其中，任意一个子测绘带包括n个子子 测绘带，所述脉冲重复时间的数量m根据所述卫星高度以及脉冲重复时间确定， 且所述脉冲重复时间的数量m为脉冲发射时间n的整数倍；在第j个脉冲重复 时间内的第i+1个脉冲发射时间内，切换波束指向，通过天线同步发送第i+1 组n个频谱不重叠的发射信号至间隔分布的n个子测绘带的第i+1个子子测绘 带；其中，第i+1组的n个频谱不重叠的发射信号的与n个子子测绘带的对应 组成顺序，相对于第i组的n个频谱不重叠的发射信号的与n个子子测绘带的 对应组成顺序，向第n个子子测绘带串行后移3个频谱不重叠的发射信号；根 据第j个脉冲重复时间内的第i个脉冲发射时间内至第i+1个脉冲发射时间内的， n个频谱不重叠的发射信号的组成顺序与子子测绘带的组成顺序变化关系，在 第j个脉冲重复时间的第1个至第n个脉冲发射时间内，通过多个天线循环发 射多组发射信号至n个子测绘带。
8.可选地，所述在一个脉冲重复时间的n个脉冲发射时间内，通过天线循环 发射n组信号照射n个子测绘带，包括：在第j+1个脉冲重复时间内的第i个 脉冲发射时间内，通过天线同步发送第i组n个频谱不重叠的发射信号至间隔 分布的n个子测绘带的第i个子子测绘带；其中，在第j+1个脉冲重复时间内 发送至第i个子测绘带的n个发射信号的组成，对应在第j个脉冲重复时间内发 送至第i+1个子测绘带的n个发射信号的组成；在第j+1个脉冲重复时间内发 送至第n个子测绘带的n个发射信号的组成，对应在第j个脉冲重复时间内发 送至第1个子测绘带的n个发射信号的组成。
9.可选地，所述在脉冲发射时间对应的脉冲接收时间内接收多个子测绘带反 射的多个混合信号，包括：在脉冲发射时间对应的脉冲接收时间内，控制天线 接收对应发射的多个斜距差为光速与脉冲重复时间周期的乘积的一半的整数倍 的不同的子测绘带，反射在多个同一回波窗的多个混合信号。
10.可选地，所述混合信号，至少包括：目标回波信号；其中，所述目标回波 信号是用于成像的信号，为天线接收的主瓣信号；模糊回波信号；其中，所述 模糊回波信号是用于过滤的信号，为天线接收的旁瓣信号。
11.可选地，所述对所述混合信号进行分离以及成像处理，得到雷达图像，包 括：通过带通滤波器对多个所述混合信号的模糊回波信号进行过滤处理，得到 多个目标信号；利用成像算法对所述多个目标信号进行成像处理，得到雷达图 像。
12.本公开的第二方面提供了一种雷达成像系统，所述系统包括：第一确定模 块，用于根据卫星高度以及脉冲重复时间，确定待测绘区域中的子测绘带的数 量n以及任意一个脉冲重复时间内的脉冲发射时间的数量n；发射模块，用于 在一个脉冲重复时间的n个脉冲发射时间内，通过天线循环发射n组信号照射 n个子测绘带；其中，所述n为小于n的正整数；其中，一组所述发射信号包 括多个频谱不重叠的发射信号，任意相邻两组发射信号包括的向子测绘带的发 射顺序不同；接收模块，用于在脉冲发射时间对应的脉冲接收时间内接收
多个 子测绘带反射的多个混合信号；成像模块，用于对所述多个混合信号进行过滤 以及成像处理，得到雷达图像。
13.可选地，所述发射模块，配置为：用于在第j个脉冲重复时间内的第i个脉 冲发射时间内，通过天线同步发送第i组n个频谱不重叠的发射信号至间隔分 布的n个子测绘带的第i个子子测绘带；其中，任意一个子测绘带包括n个子 子测绘带，所述脉冲重复时间的数量m根据所述卫星高度以及脉冲重复时间确 定，且所述脉冲重复时间的数量m为脉冲发射时间n的整数倍；用于在第j个 脉冲重复时间内的第i+1个脉冲发射时间内，切换波束指向，通过天线同步发 送第i+1组n个频谱不重叠的发射信号至间隔分布的n个子测绘带的第i+1个 子子测绘带；其中，第i+1组的n个频谱不重叠的发射信号的与n个子子测绘 带的对应组成顺序，相对于第i组的n个频谱不重叠的发射信号的与n个子子 测绘带的对应组成顺序，向第n个子子测绘带串行后移3个频谱不重叠的发射 信号；用于根据第j个脉冲重复时间内的第i个脉冲发射时间内至第i+1个脉冲 发射时间内的，n个频谱不重叠的发射信号的组成顺序与子子测绘带的组成顺 序变化关系，在第j个脉冲重复时间的第1个至第n个脉冲重复时间内，通过 多个天线循环发射多组发射信号至n个子测绘带。
14.本公开的第三方面提供一种电子设备，所述电子设备，包括：处理器；用 于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器；其中，所述处理器用于运 行所述计算机程序时，执行上述第一方面所述的雷达成像方法的步骤。
15.本公开的第四方面提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有 计算机可执行指令；所述计算机可执行指令被处理器执行实现如上述第一方面 所述的雷达成像方法。
16.本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本公开实施例公 开的雷达成像方法，包括：根据卫星高度以及脉冲重复时间，确定待测绘区域 中的子测绘带的数量n，以及任意一个脉冲重复时间内的脉冲发射时间的数量 n；在一个脉冲重复时间的n个脉冲发射时间内，通过天线循环发射n组信号照 射n个子测绘带；所述n为小于n的正整数；其中，一组所述发射信号包括多 个频谱不重叠的发射信号，任意相邻两组发射信号包括的向子测绘带的发射顺 序不同；在脉冲发射时间对应的脉冲接收时间内接收多个子测绘带反射的多个 混合信号；对所述多个混合信号进行过滤以及成像处理，得到雷达图像；由于 上述关于循环发射信号至n个子测绘带，并且一组所述发射信号包括多个频谱 不重叠的发射信号，任意相邻两组发射信号包括的向子测绘带的发射顺序不同， 这使得在任一相邻的子测绘带下的多个子子测绘带，或者任意相邻时刻发射同 一子子测绘带的信号，频谱均不重叠，如此，与现有技术中很难同时实现高分 辨率和宽测绘带成像相比，方便过滤掉混合信号的模糊回波信号，得到分辨率 高的雷达图像并且能实现宽测绘带成像。
17.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的， 并不能限制本公开。
附图说明
18.图1为一示例性实施例示出的雷达成像方法的流程示意图；
19.图2为一示例性实施例示出的雷达成像方法的流程示意图；
20.图3为一示例性实施例示出的雷达成像方法的流程示意图；
21.图4为一示例性实施例示出的雷达成像方法的流程示意图；
22.图5为一示例性实施例示出的雷达成像方法的流程示意图；
23.图6为一示例性实施例示出的雷达成像方法的星载sar的几何示意图；
24.图7为一示例性实施例示出的雷达成像方法的成像几何示意图；
25.图8a为一示例性实施例示出的雷达成像方法的信号发射时序示意图；
26.图8b为一示例性实施例示出的雷达成像方法的信号发射时序示意图；
27.图9a为一示例性实施例示出的雷达成像方法的信号接收时序示意图；
28.图9b为一示例性实施例示出的雷达成像方法的信号接收时序示意图；
29.图10a为一示例性实施例示出的雷达成像方法的mimo-sar天线的波 束位置设计结果示意图；
30.图10b为一示例性实施例示出的雷达成像方法的mimo-sar天线的波 束位置设计结果示意图；
31.图11为一示例性实施例示出的雷达成像方法的mimo-sar天线方向图 示意图；
32.图12a为一示例性实施例示出的雷达成像方法的mimo-sar的性能曲 线示意图；
33.图12b为一示例性实施例示出的雷达成像方法的mimo-sar的性能曲 线示意图；
34.图13a为一示例性实施例示出的雷达成像方法的mimo-sar的性能曲 线示意图；
35.图13b为一示例性实施例示出的雷达成像方法的mimo-sar的性能曲 线示意图；
36.图14a为一示例性实施例示出的雷达成像方法的mimo-sar的性能曲 线示意图；
37.图14b为一示例性实施例示出的雷达成像方法的mimo-sar的性能曲 线示意图；
38.图15为一示例性实施例示出的雷达成像方法的成像处理流程示意图；
39.图16a为一示例性实施例示出的雷达成像方法的点目标成像仿真结果示 意图；
40.图16b为一示例性实施例示出的雷达成像方法的点目标成像仿真结果示 意图；
41.图16c为一示例性实施例示出的雷达成像方法的点目标成像仿真结果示 意图；
42.图17a为一示例性实施例示出的雷达成像方法的点目标成像仿真结果示 意图；
43.图17b为一示例性实施例示出的雷达成像方法的点目标成像仿真结果示 意图；
44.图17c为一示例性实施例示出的雷达成像方法的点目标成像仿真结果示 意图；
45.图18为一示例性实施例示出的雷达成像方法的天线发射示意图；
46.图19为一示例性实施例示出的雷达成像装置的结构示意图。
具体实施方式
47.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描 述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。 以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开实施例相一致的所有 实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开实施例的 一些方面相一致的系统和方法的例子。
48.本公开实施例提供了一种雷达成像方法，结合图1所示，所述方法包括：
49.步骤s101，根据卫星高度以及脉冲重复时间，确定待测绘区域中的子测绘 带的数量n、以及任意一个脉冲重复时间内的脉冲发射时间的数量n；
50.步骤s102，在一个脉冲重复时间的n个脉冲发射时间内，通过天线循环发 射n组信号照射n个子测绘带；所述n为小于n的正整数；其中，一组所述发 射信号包括多个频谱不重
叠的发射信号，任意相邻两组发射信号包括的向子测 绘带的发射顺序不同；
51.步骤s103，在脉冲发射时间对应的脉冲接收时间内接收多个子测绘带反射 的多个混合信号；
52.步骤s104，对所述多个混合信号进行过滤以及成像处理，得到雷达图像。
53.本公开实施例中，提供一种多输入多输出合成孔径雷达(multiple-input andmultiple-output synthetic aperture radar，mimo-sar)，其采用载频不相同的两个 天线。
54.本公开实施例中，在一个脉冲重复时间(prt)内，第一个天线中的多个 子天线同时发射频谱不重叠的第一组雷达信号分别照射多个不相邻的子测绘带 的某个子子测绘带，并且其连续切换波束指向并发射其它组雷达信号来观测这 些子测绘带中的其它子子测绘带；与第一个天线类似，第二个天线也采用相同 的成像模式。
55.本公开实施例中，由于超宽带信号要求发射天线具有较高的性能，因此， 为了降低对发射天线的要求，将带宽为br的线性频率调制(lfm)信号均分为 n
t
个频谱不重叠的雷达信号，其时间-频率关系可以表示为如下所示：
[0056][0057]
上述公式中，其中f0表示载波频率，ti表示第i信号的脉宽，ti＝tj， i,j∈{1,2,
…
,n
t
}，b
i,s
和b
i,e
分别表示第i信号的起始和截至频率，和b
i,e
＝b
i+1,s
。
[0058]
本公开实施例中，mimo-sar可以同时对多个子测绘带进行观测，如图6 所示，关于步骤s101，能观测的子测绘带的最大数目可以表示为如下所示的公 式：
[0059][0060]
其中h
sat
表示卫星高度，re为地球半径，c为光速，t表示脉冲重复时间 (prt)，和floor[*]表示不大于*的最大整数。n
max
表示能观测的子测绘带的最 大数目。
[0061]
本公开实施例中，待测绘区域中的子测绘带的数量n即为n
max
的取值。
[0062]
本公开实施例中，关于步骤s102，如图7、图8a以及图8b所示，假设在 一个脉冲重复时间内分为n个脉冲发射时间，则在第1个脉冲发射时间内，通 过天线发射发射信号至第1到n个间隔分布的子测绘带，在第2，3，4，
···
，n 个脉冲发射时间内，通过天线循环发射发射信号至第1至n个间隔分布的子测 绘带。
[0063]
本公开实施例中，一组发射信号由带宽为br的线性频率调制(lfm)信号 均分为n
t
个频谱不重叠的雷达信号组成，并且，任意相邻两组发射信号包括的 向子测绘带的发射顺序不同。
[0064]
本公开实施例中，如图8a所示关于任意相邻两组发射信号包括的向子测绘 带的发射顺序不同，假设n取值为5，第一个天线的一组发射信号包括5个发 射信号，在一个脉冲重复时间内的n个脉冲发射时间内循环发射关系如下：
[0065]
在第1个脉冲发射时间内，向间隔分布的第1、3、5、7和9个子测绘带发 射发射信号，分别发射第1组发射信号包括的：b1，b3，b5，b2和b4这5个信 号至第1、3、5、7和9个子测绘
带的第1个子子测绘带s1-1、s3-1、s5-1、s7-1、 s9-1；
[0066]
在同一个脉冲重复时间内的第2个脉冲发射时间内，分别发射第2组发射 信号包括的：b5、b2、b4、b1和b3至第1、3、5、7和9个子测绘带的第2个 子子测绘带s1-2、s3-2、s5-2、s7-2、s9-2；
[0067]
在同一个脉冲重复时间内的第3个脉冲发射时间内，分别发射第3组发射 信号包括的：b4、b1、b3、b5和b2至第1、3、5、7和9个子测绘带的第3个 子子测绘带s1-3、s3-3、s5-3、s7-3、s9-3；
[0068]
在同一个脉冲重复时间内的第4个脉冲发射时间内，分别发射第4组发射 信号包括的：b3、b5、b2、b4和b1至第1、3、5、7和9个子测绘带的第4个 子子测绘带s1-4、s3-4、s5-4、s7-4、s9-4；
[0069]
在同一个脉冲重复时间内的第5个脉冲发射时间内，分别发射第5组发射 信号包括的：b2、b4、b1、b3和b5至第1、3、5、7和9个子测绘带的第4个 子子测绘带s1-5、s3-5、s5-5、s7-5、s9-5。
[0070]
本公开实施例中，结合图8b所示，第二天线一组发射信号假设包括5个发 射信号，向间隔分布的第2、4、6、8和10个子测绘带发射发射信号的发射顺 序和模式，与第一天线向第1、3、5、7和9个子测绘带发射发射信号的顺序和 模式相同。
[0071]
本公开实施例中，结合图7以及图8a、图8b所示，在第一个脉冲重复时 间内，第一个天线的5个子天线同时发射一组信号中的5个频谱不重叠的子带 信号分别照射第1、第3、第5、第7和第9个子测绘带中的第1个子子测绘带； 接着，5个子天线连续改变波束指向，并且依次发射其它四组信号分别照射这5 个子测绘带中其它的4个子子测绘带。在第2至第5个prt内，5个子天线分 别发射不同组的雷达信号，依次观测这5个子测绘。在此之后，多个子天线按 照第1至第5个prt的发射时序，分别观测5个子测绘带。与此同时，第二个 具有不同载频的天线采用相同的模式对第2、第4、第6、第8和第10个子测 绘带进行观测。
[0072]
本公开实施例中，关于步骤s103，结合图9a、图9b所示，在脉冲发射时 间对应的脉冲接收时间内接收多个子测绘带反射的多个混合信号。
[0073]
本公开实施例中，关于混合信号，包括天线接收的主瓣信号，即目标回波 信号，也称理想信号，以及天线接收的旁瓣信号，即模糊回波信号。
[0074]
本公开实施例中，如图18所示，目标回波信号，是子子测绘带接收到发射 信号后，在天线相位中心到子子测绘带场景中心的区域反射的理想信号，由天 线主瓣接收。
[0075]
本公开实施例中，图18所示的azimuth direction指示方位向；ambiguousregion指示模糊区域；r
near
指示近地端距离模糊区域的中心斜距；r
far
指示远地 端距离模糊区域的中心斜距；r0指示目标区域的中心斜距；swath指示目标区 域。
[0076]
本公开实施例中，如图18所示，模糊回波信号则是在天线相位中心到子子 测绘带场景中心的区域的两侧的模糊区域反射的模糊回波信号，由天线旁瓣接 收。
[0077]
本公开实施例中，需要通过减少混合信号中的模糊回波信号，从而提升sar 系统的距离模糊性能，即降低sar系统的距离模糊信号比，距离模糊信号比的 大小取决于模糊回波信号与目标回波信号的比值。
[0078]
本公开实施例中，关于步骤s104中对混合信号的过滤处理，通过频域带通 滤波器消除模糊回波信号，得到多个目标回波信号。
[0079]
本公开实施例中，对多个目标回波信号，利用成像算法进行成像处理，得 到雷达图像。
[0080]
本公开实施例中，成像算法包括但不限于是：距离多普勒成像算法；chirpscaling algorithm(csa)成像算法。
[0081]
本公开实施例中，关于步骤s104，结合图5以及图15所示，通过sar系 统内部的带通滤波器(bpf)移除高阶距离模糊信号，得到包含有混合不同子 测绘带的多个混合回波信号，将这些多个混合回波信号传输至地面的数据处理 系统，对多个混合回波信号进行数据处理和成像，具体地，再执行以下处理：
[0082]
使用带通滤波器和距离向数字波形成技术分离混合回波，得到不同子测绘 带的多个回波信号；
[0083]
对不同子测绘带的多个回波信号，基于距离向频率拼接方法得到宽带雷达 回波信号，具体是将基于上述公式1.1被均分为n
t
个频谱不重叠的雷达信号拼 接合成为一个信号，使得带宽增大，得到宽带雷达回波信号；
[0084]
基于方位向多通道重构技术获取方位向无模糊的雷达回波信号；
[0085]
使用csa算法处理方位向无模糊的雷达回波信号，进行成像。
[0086]
通过上述处理中的距离向频谱拼接方法，可以实现距离向高分辨率成像， 通过方位向多通道重构技术实现方位向高分辨率成像。本公开实施例中，采用 上述发射顺序的发射信号至子测绘带，可以使任意相邻的两个子子测绘带，或 者任意相邻的发射时间发射在同一子子测绘带的信号，均不相同且频谱均不重 叠，结合图18所示，使得每一个天线接收的混合信号即使有目标信号和其他频 谱不重叠的模糊回波信号，可以通过执行步骤s104，通过频域带通滤波消除模 糊区的模糊回波信号，如此，降低了距离模糊信号比，提高了雷达系统性能， 关于成像处理，提高了成像分辨率。
[0087]
本公开实施例中，结合图2所示，所述步骤s102，所述在一个脉冲重复时 间的n个脉冲发射时间内，通过天线循环发射n组信号照射n个子测绘带，包 括：
[0088]
步骤s1021，在第j个脉冲重复时间内的第i个脉冲发射时间内，通过天线 同步发送第i组n个频谱不重叠的发射信号至间隔分布的n个子测绘带的第i 个子子测绘带；其中，任意一个子测绘带包括n个子子测绘带，所述脉冲重复 时间的数量m根据所述卫星高度以及脉冲重复时间确定，且所述脉冲重复时间 的数量m为脉冲发射时间n的整数倍；
[0089]
步骤s1022，在第j个脉冲重复时间内的第i+1个脉冲发射时间内，切换波 束指向，通过天线同步发送第i+1组n个频谱不重叠的发射信号至间隔分布的n 个子测绘带的第i+1个子子测绘带；其中，第i+1组的n个频谱不重叠的发射 信号的与n个子子测绘带的对应组成顺序，相对于第i组的n个频谱不重叠的 发射信号的与n个子子测绘带的对应组成顺序，向第n个子子测绘带串行后移 3个频谱不重叠的发射信号；
[0090]
步骤s1023，根据第j个脉冲重复时间内的第i个脉冲发射时间内至第i+1 个脉冲发射时间内的，n个频谱不重叠的发射信号的组成顺序与子子测绘带的 组成顺序变化关系，在第j个脉冲重复时间的第1个至第n个脉冲发射时间内， 通过多个天线循环发射多组发射信号至n个子测绘带。
[0091]
本公开实施例中，j、j+1为小于或等于n的正整数。
[0092]
本公开实施例中，i、i+1为小于或等于n的正整数。
[0093]
本公开实施例中，关于步骤s1021，结合图8a所示，假设j取值为1，i取 值为1，n取值为5，则在图8a中，第i组n个频谱不重叠的发射信号对应第1 组5个频谱不重叠的发射信号：b1、b3、b5、b2和b4；将所述第1组信号发射 至间隔分布的5个子测绘带的第1个子子测绘带，即将b1、b3、b5、b2和b4分别发射至swath-1的s1-1、swath-3的s2-1、swath-5的s5-1、swath-7的s7-1、 swath-9的s9-1。关于j取值为1至m，i取值为2、3、4，均遵循图8a的图示 规律。
[0094]
本公开实施例中，脉冲重复时间的数量m为脉冲发射时间n的整数倍即可。
[0095]
本公开实施例中，关于步骤s1022，结合步骤s1021，当j取值为1，i取 值为1时，则i+1取值为2，则结合图8a所示，第i+1组n个频谱不重叠的发 射信号对应第2组5个频谱不重叠的发射信号：b5、b2、b4、b1和b3；将所述 第2组信号发射至间隔分布的5个子测绘带的第2个子子测绘带，即将b5、b2、 b4、b1和b3分别发射至swath-1的s1-2、swath-3的s2-2、swath-5的s5-2、 swath-7的s7-2、swath-9的s9-2。
[0096]
本公开实施例中，关于步骤s1022，i等于1时，第2组的5个频谱不重叠 的发射信号与5个子子测绘带的对应组成顺序为：b5对应发射在第1个子测绘 带的第2个子子测绘带、b2对应发射在第3个子测绘带的第2个子子测绘带、 b4对应发射在第5个子测绘带的第2个子子测绘带、b1对应发射在第7个子测 绘带的第2个子子测绘带、b3对应发射在第9个子测绘带的第2个子子测绘带， 即b5、b2、b4、b1和b3的组成顺序对应第1、3、5、7、9个子测绘带的第2 个子子测绘带，相对于第1组的b1、b3、b5、b2和b4的组成顺序对应第1、3、 5、7、9个子测绘带的第1个子子测绘带的顺序，向第n个子子测绘带串行后 移3个频谱不重叠的发射信号，即第2组的b5、b2、b4、b1和b3中b1的相对 于b1、b3、b5、b2和b4中的b1串行后移3位，任意相邻两组的顺序均如此。
[0097]
本公开实施例中，关于步骤s1023，依据串行后移3位的组成顺序变化关 系，第j个脉冲重复时间的第1个至第n个脉冲重复时间内，通过多个天线循 环发射多组发射信号至n个子测绘带。通过第一个天线循环发射多组发射信号 至swath-1、swath-3、swath-5、swath-7和swath-9这5个子测绘带，通过第 二个天线循环发射多组发射信号至swath-2、swath-4、swath-6、swath-8和 swath-10这5个子测绘带。
[0098]
本公开实施例中，通过上述发射顺序，采用上述发射顺序的发射信号至子 测绘带，使任意相邻的发射时间发射在同一子子测绘带的信号，均不相同且频 谱均不重叠，结合图18所示，使得每一个天线接收的混合信号即使有目标信号 和其他频谱不重叠的模糊回波信号，可以通过频域带通滤波消除模糊区的模糊 回波信号，如此，降低了距离模糊信号比，提高了雷达系统性能。
[0099]
本公开实施例中，结合图3所示，所述步骤s102，所述在一个脉冲重复时 间的n个脉冲发射时间内，通过天线循环发射n组信号照射n个子测绘带，包 括：
[0100]
步骤s1024，在第j+1个脉冲重复时间内的第i个脉冲发射时间内，通过天 线同步发送第i组n个频谱不重叠的发射信号至间隔分布的n个子测绘带的第i 个子子测绘带；其中，在第j+1个脉冲重复时间内发送至第i个子测绘带的n 个发射信号的组成，对应在第j个脉冲重复时间内发送至第i+1个子测绘带的n 个发射信号的组成；在第j+1个脉冲重复时间内发送至第n个子测绘带的n个 发射信号的组成，对应在第j个脉冲重复时间内发送至第1个子测绘带的n个 发射信号的组成。
[0101]
本公开实施例中，结合图8a所示，以j取值为1，则j+1取值为2为例， 在第2个重复时间内的不同发射时间内发送至第1个子测绘带的5个发射信号 的组成：b3、b2、b1、b5和b4，对应第1个重复时间内的不同发射时间内发送 至第2个子测绘带的5个发射信号的组成：b3、b2、b1、b5和b4。依次类推， 第2个重复时间内的不同发射时间内发送至第2个子测绘带的5个发射信号的 组成：b5、b4、b3、b2和b1，对应第1个重复时间内的不同发射时间内发送至 第3个子测绘带的5个发射信号的组成：b5、b4、b3、b2和b1。
[0102]
本公开实施例中，在第2个脉冲重复时间内发送至第5个子测绘带的5个 发射信号的组成：b1、b5、b4、b3、b2，对应在第1个脉冲重复时间内发送至 第1个子测绘带的5个发射信号的组成：b1、b5、b4、b3、b2。
[0103]
本公开实施例中，关于i、j、n的取值不限于5，可以是大于1的，经过公 式1.2确定的自然数。
[0104]
本公开实施例中，通过上述发射顺序，采用上述发射顺序的发射信号至子 测绘带，可以使任意相邻的两个子子测绘带，均不相同且频谱均不重叠，结合 图18所示，使得每一个天线接收的混合信号即使有目标信号和其他频谱不重叠 的模糊回波信号，可以通过频域带通滤波消除模糊区的模糊回波信号，如此， 降低了距离模糊信号比，提高了雷达系统性能。
[0105]
本公开实施例中，结合图4所示，所述步骤s103，所述在脉冲发射时间对 应的脉冲接收时间内接收多个子测绘带反射的多个混合信号，包括：
[0106]
步骤s1031，在脉冲发射时间对应的脉冲接收时间内，控制天线接收对应 发射的多个斜距差为光速与脉冲重复时间周期的乘积的一半的整数倍的不同的 子测绘带，反射在多个同一回波窗的多个混合信号。
[0107]
本公开实施例中，中心斜距指示sar天线相位中心到子子测绘带场景中心 的距离。
[0108]
本公开实施例中，假设其中一个子子测绘带s1-1的中心斜距为r
ref
，那么 第一个子测绘带的第n个子子测绘带s
1,n
的斜距范围可以描述为如下公式：
[0109][0110]
其中，ws为子子测绘带宽，和n∈{1,
…
,5}。同理，第m个子测绘带 (m∈{1,3,
…
,9})的第n个子子测绘带s
i,j
的斜距范围可以表示为：
[0111][0112]
由上述公式1.4可知，卫星在某个回波窗内接收在prt
k+4
的信号发射窗内 照射第m个子测绘带的回波信号可以表示为：
[0113][0114]
其中，echom表示第m个子测绘带的回波信号，和*表示第1至第5个子 子测绘带。进
一步，可以得到如下表达式：
[0115][0116]
可见，卫星在prt
k+4
，prt
k+3
，prt
k+2
，prt
k+1
和prt
k+0
内分别照射第 1，第3，第5，第7和第9个子测绘带的回波可以在同一个回波窗内被同时接 收。此时，可以得到测绘带宽为5
·ws
(ws＝5ws)的混合回波信号。也就 是说，相邻子测绘带间的t
·
c/4斜距差使得不同子测绘带的回波信号在同一 个回波窗内被同时接收。
[0117]
本公开实施例中，n取值为其他数值时，则可以得到测绘带宽为nws 的混合回波信号。
[0118]
本公开实施例中，在脉冲发射时间对应的脉冲接收时间内，控制天线接收 对应发射的多个斜距差为光速与脉冲重复时间周期的乘积的一半的整数倍的不 同的子测绘带，反射在多个同一回波窗的多个混合信号，是指控制天线接收对 应发射的多个斜距差为t
·
c/4斜距差的相邻的不同子测绘带，反射在多个同 一回波窗的多个混合信号。
[0119]
本公开实施例中，结合图9a或图9b所示，与相同直线相交的发射信号 的回波信号具有t
·
c/4的斜距差，因此能在同一个回波窗内被同时接收，并 且用于示意的10条直线已在图9a和图9b中标出。
[0120]
本公开实施例中，在同一回波窗内接收多个混合信号便于集中进行信号 分离和过滤处理。
[0121]
本公开实施例中，所述混合信号，至少包括：
[0122]
目标回波信号；其中，所述目标回波信号是用于成像的信号，为天线接收 的主瓣信号；
[0123]
模糊回波信号；其中，所述模糊回波信号是用于过滤的信号，为天线接收 的旁瓣信号。
[0124]
本公开实施例中，在脉冲雷达中，当目标离雷达的距离大于脉冲重复周期 所对应的最大距离时，目标回波不落在本周期内，此时测得的目标距离为非真 实距离，称为距离模糊。
[0125]
本公开实施例中，目标回波信号，是天线发射的波束的主瓣信号的回波信 号，模糊回波信号，是天线发射的波束的旁瓣信号的回波信号。
[0126]
本公开实施例中，通过带通滤波器过滤模糊回波信号被后，可以降低距离 模糊信号比，进而提升雷达系统性能。
[0127]
本公开实施例中，结合图5所示，所述步骤s104，所述对所述混合信号进 行分离以及成像处理，得到雷达图像，包括：
[0128]
步骤s1041，通过带通滤波器对多个所述混合信号的模糊回波信号进行过 滤处理，得到多个目标信号；
[0129]
步骤s1042，利用成像算法对所述多个目标信号进行成像处理，得到雷达 图像。
[0130]
本公开实施例中，假设没有模糊信号的情况下，理想目标信号的混合信 号公式如下：
[0131][0132]
在上述公式1.7中，echo
ideal
表示假设没有模糊信号的理想信号，用于 描述回波信号接收的过程。
[0133]
本公开实施例中，实际接收的信号，是目标回波信号和模糊回波信号的混 合信号，因此，需要减少模糊回波信号，进而降低距离模糊信号比，以提升雷 达系统性能。
[0134]
本公开实施例中，距离模糊信号比为模糊回波信号相关表示公式比上目标 回波信号相关表示公式，具体可见下述公式1.9。
[0135]
本公开实施例中，关于步骤s1041，结合图8a、图8b、图9a、图9b以及 图18所示，以n取值为5为例，卫星在prt
k+4
照射第m子测绘带的回波信号 的距离模糊主要来源于卫星在prt
k+3
、prt
k+2
、prt
k+1
、
···
、prt1观测第m子 测绘带时的天线方向图的旁瓣照射到第m+2、m+4、
···
、m+2z的子测绘带的回 波，因此，卫星在prt
k+4
观测第m子测绘带获取的包含距离模糊的回波信号用 以下公式表示：
[0136][0137]
其中，l为距离模糊数，和表示卫星在prt
k+4-l
观测第m子 测绘带时天线方向图旁瓣照射到第2*l+m个子测绘带的距离模糊。
[0138]
上述公式1.8中，表示目标回波信号，表示模糊 回波信号。
[0139]
本公开实施例中，因为卫星在prt
k+4
照射第m个子测绘带所发射的雷达信 号为b1、b3、b5、b2和b4的循环，所以第m个子测绘带回波信号的第1+5*(k-1)、2+5*(k-1)、3+5*(k-1)和4+5*(k-1)模糊区的信号频谱与理想信号不相重叠，并且 k∈n
+
。因此，这些模糊区的能量可以通过频域带通滤波被消除，则距离模糊 信号比(rasr)可以表示为：
[0140][0141]
其中，l∈{5,10,15,20,
…
,l}表示第l模糊回波，η
main
为目标区域的入射角， η
l
第l模糊区域的入射角，g2(θ)为双程天线方向图，是天线视角，σ0(θ
main
)和 σ0(θ
l
)分别为波束照射目标和第l模糊区域中心的后向散射系数，r
main
和r
l
分 别表示天线相位中心到目标和第l模糊区域中心斜距。
[0142]
由上可知，在总的距离模糊能量中占据了极大部分能量的前4个距离模糊 区域的回波可以通过频域滤波被消除。传统条带和scan-sar模式的rasr如 下公式1.9所示：
[0143][0144]
对比公式1.9和公式1.8，当l等于n时，公式1.9中的分子小于公式1.10 中的分子，因此，本公开实施例提出的雷达成像处理方法，具有较低的距离模 糊信号比。
[0145]
本公开实施例中，关于步骤s1041，由于不同子测绘带的散射目标信号相 互混合，在同一回波窗内被同时接收的混合目标信号，处在相同的频率范围内， 可以使用距离向数字波束形成(dbf)技术在空间维分离混合的目标信号。
[0146]
本公开实施例中，在执行步骤s1042之前，还需要基于距离向频率拼接方 法，拼接多个目标信号，得到宽带雷达目标回波信号，以及基于方位向多通道 技术获取方位向无模糊的目标信号。
[0147]
本公开实施例中，关于步骤s1042，基于多个目标信号处理得到的无模糊 的目标信号，通过csa算法进行成像处理，得到雷达图像。
[0148]
本公开实施例中，由于过滤了模糊信号，降低了距离模糊信号比，提升了 雷达系统性能；并且同时实现了宽幅成像。
[0149]
本公开结合上述实施例提供以下示例：
[0150]
示例1：一种雷达成像方法。提出了一种多输入多输出合成孔径雷达 (multiple-input and multiple-output synthetic aperture radar，mimo-sar)成像 方法。设计了一种全新的mimo-sar体制，其采用载频不相同的两个天线。 在一个脉冲重复时间(prt)内，
第一个天线中的多个子天线同时发射频谱不 重叠的第一组雷达信号分别照射多个不相邻的子测绘带的某个子子测绘带，并 且其连续切换波束指向并发射其它组雷达信号来观测这些子测绘带中的其它子 子测绘带；与第一个天线类似，第二个天线也采用相同的成像模式。此外，为 了分离来自不同子测绘带的混合回波信号，该mimo-sar体制采用了距离向 数字波束形成(dbf)技术。通过仿真验证，提出的mimo-sar体制具有以下 特点：1)较优的距离模糊性能；2)可实现2.45m/815km成像模式；3)具有应 用于星载mimo-sar任务的潜力。
[0151]
本公开的目的在于提出一种全新的mimo-sar方法，解决星载sar的高 分宽幅成像问题。
[0152]
本发明解决其技术问题所采用的技术方案主要有：
[0153]
(1)提出了一种mimo-sar成像方法。
[0154]
超宽带信号要求发射天线具有较高的性能。因此，为了降低对发射天线 的要求，本发明将带宽为br的线性频率调制(lfm)信号均分为n
t
个频谱不 重叠的雷达信号。它们的时间-频率关系可以表示为：
[0155][0156]
其中f0表示载波频率，ti表示第i信号的脉宽，ti＝tj，i,j∈{1,2,
…
,n
t
}， b
i,s
和b
i,e
分别表示第i信号的起始和截至频率，和b
i,e
＝b
i+1,s
。
[0157]
提出的mimo-sar体制可同时对多个子测绘带进行观测。如图6所示， 该体制所能观测的子测绘带的最大数目可以表示为：
[0158][0159]
其中，h
sat
表示卫星高度，re为地球半径，c为光速，t表示脉冲重复 时间(prt)，和floor[*]表示不大于*的最大整数。为了分析方便，后文中 假设子测绘带，每个子测绘带中的子子测绘带和子带信号的数目分别为5， 5和n
t
＝5。
[0160]
本发明提出的mimo-sar体制如图7所示。在第一个脉冲重复时间内， 第一个天线的5个子天线同时发射一组信号中的5个频谱不重叠的子带信号 分别照射第1、第3、第5、第7和第9个子测绘带中的第1个子子测绘带； 接着，5个子天线连续改变波束指向，并且依次发射其它四组信号分别照射 这5个子测绘带中其它的4个子子测绘带。在第2至第5个prt内，5个子 天线分别发射不同组的雷达信号，依次观测这5个子测绘。在此之后，多个 子天线按照第1至第5个prt的发射时序，分别观测5个子测绘带。与此 同时，第二个具有不同载频的天线采用相同的模式对第2、第4、第6、第8 和第10个子测绘带进行观测。为了进一步描述该mimo-sar体制，它的信 号发射时序、接收时序和回波分离过程将在下文中详述。
[0161]
发射时序如下：
[0162]
该mimo-sar体制在同一个prt内连续切换雷达波束指向并发射多个 频谱不重叠的雷达信号同时观测多个目标区域。该mimo-sar体制的两个 天线分别观测5个不同的子测绘带的信号发射时序如图8a和图8b所示。
[0163]
由图8a可知，载频为f
0,1
的第一个天线在prt1的脉冲发射时间内同时 发射b1、b3、
b5、b2和b4五个频谱不重叠的雷达信号分别照射swath1、swath3、 swath5、swath7和swath9五个子测绘带中的第1个子子测绘带，即s
1,1
，s
3,1
， s
5,1
，s
7,1
和s
9,1
。接着，在相同的prt内，雷达切换波束指向并依次分别发 射b5、b2、b4、b1和b3；b4、b1、b3、b5和b2；b3、b5、b2、b4和b1；b2、 b4、b1、b3和b5信号观测五个子测绘带的第2至第5个子子测绘带。在此， 可以假设b1、b3、b5、b2和b4子带信号组成第一组发射信号；假设b5、b2、 b4、b1和b3，b4、b1、b3、b5和b2，b3、b5、b2、b4和b1，b2、b4、b1、b3和b5分别组 成第2，第3，第4和第5组发射信号。
[0164]
同理，在第2个重复时间内的不同发射时间内发送至第1个子测绘带的 5个发射信号的组成：b3、b2、b1、b5和b4，对应第1个重复时间内的不 同发射时间内发送至第2个子测绘带的5个发射信号的组成：b3、b2、b1、 b5和b4。依次类推，第2个重复时间内的不同发射时间内发送至第2个子 测绘带的5个发射信号的组成：b5、b4、b3、b2和b1，对应第1个重复 时间内的不同发射时间内发送至第3个子测绘带的5个发射信号的组成：b5、 b4、b3、b2和b1。
[0165]
本公开实施例中，在第2个脉冲重复时间内发送至第5个子测绘带的5 个发射信号的组成：b1、b5、b4、b3、b2，对应在第1个脉冲重复时间内 发送至第1个子测绘带的5个发射信号的组成：b1、b5、b4、b3、b2。分 别观测五个子测绘带。
[0166]
此后，mimo-sar的发射时序重复prt1～prt5模式，即在 prt1*k～prt5*k(k》1)的信号发射时间内分别按照prt1～prt5的时序发 射雷达信号来观测5个子测绘带。
[0167]
同样地，载频为f
0,2
的第二个天线采用如图8b所示的信号发射时序，同 时观测swath2、swath4、swath6、swath8和swath
10
五个子测绘带，其不在 此详述。
[0168]
接收时序如下：
[0169]
假设子子测绘带s
1,1
的中心斜距为r
pef
，那么第一个子测绘带的第n个子 子测绘带s
1,n
的斜距范围可以描述为：
[0170][0171]
其中，中心斜距的含义是指sar天线相位中心到子子测绘带场景中心 的距离；ws为子子测绘带宽，和n∈{1,
…
,5}。同理，第m个子测绘带 (m∈{1,3,
…
,9})的第n个子子测绘带s
i,j
的斜距范围可以表示为：
[0172][0173]
由上可知，卫星在某个回波窗内接收它在prt
k+4
的信号发射窗内照射第 m个子测绘带的回波信号可以表示为：
[0174][0175]
其中，echom表示第m个子测绘带的回波信号，和*表示第1至第5个子 子测绘带。进一步，可以得到如下表达式：
[0176][0177]
可见，卫星在prt
k+4
，prt
k+3
，prt
k+2
，prt
k+1
和prt
k+0
内分别照射第 1，第3，第5，第7和第9个子测绘带的回波可以在同一个回波窗内被同时接 收。此时，可以得到测绘带宽为5
·ws
(ws＝5ws)的混合回波信号。也就 是说，相邻子测绘带间的t
·
c/4斜距差使得不同子测绘带的回波信号在同一 个回波窗内被同时接收。
[0178]
在该mimo-sar体制中，不包含距离模糊的混合回波信号可以表示为：
[0179][0180]
在上述公式2.7中，echo
ideal
表示假设不包含模糊信号的理想公式。
[0181]
进一步，与图8a发射时序对应的第一个天线的接收时序可以表示为图9a。其中，与相同直线相交的发射信号的回波信号会在同一个回波窗内被同 时接收，并且用于示意的10条直线在图9a、图9b中被标出。同理，可以得 到第二个天线的接收时序，如图9b所示。
[0182]
回波分离如下：
[0183]
根据图9a和图9b可知，不同子测绘带的散射回波信号相互混合，并且 在同一回波窗内被同时接收。此外，这些混合的雷达回波信号处在相同的频 率范围内。也就是说，它们很难在时间和频率维被分离开。为此，本发明提 出使用距离向数字波束形成(dbf)技术在空间维分离混合的回波信号。
[0184]
此后，使用距离多普勒(rd)，chirp scaling(cs)等成像算法对分离 的回波信号分别进行处理，得到满足用户需求的高分辨率宽幅雷达图像。需 要说明的是，由于dbf的理论研究较为成熟，与之相关的内容不在此详细 说明。
[0185]
性能分析如下：
[0186]
为了进一步凸显该mimo-sar体制的特点，本文分析它的距离模糊性 能，对它的系统参数(波束位置等)和系统性能(距离模糊信号比、噪声等 效后向散射系数等指标)进行设计和评估，并且通过仿真验证它的高分宽幅 成像能力。
[0187]
(1)距离模糊信号比(rasr)：
[0188]
卫星在prt
k+4
照射第m子测绘带的回波信号的距离模糊主要来源于卫 星在prt
k+3
、prt
k+2
…
观测第m子测绘带时的天线方向图的旁瓣照射到第 m+2、m+4
…
子测绘带的回波。因此，卫星在prt
k+4
观测第m子测绘带获 取的包含距离模糊的回波信号可以表示为：
[0189][0190]
其中，l为距离模糊数，和s
2*l+m,*,k+4-l
(t)表示为卫星在prt
k+4-l
观测第 m子测绘带时天线方向图旁瓣照射到第2*l+m个子测绘带的距离模糊。
[0191]
因为卫星在prt
k+4
照射第m个子测绘带所发射的雷达信号为b1、b3、b5、b2和b4的循环，所以第m个子测绘带回波信号的第1+5*(k-1)、2+5*(k-1)、 3+5*(k-1)和4+5*(k-1)模糊区的信号频谱与理想信号不相重叠，并且k∈n
+
。 因此，这些模糊区的能量可以通过频域带通滤波被消除。那么，该系统的距 离模糊信号比(rasr)可以表示为:
[0192][0193]
其中，l∈{5,10,15,20,
…
,l}表示第l模糊回波，η
main
和η
l
分别为目标和第 l模糊区域的入射角，g2(θ)为双程天线方向图，是天线视角，σ0(θ
main
)和σ0(θ
l
) 分别为波束照射目标和第l模糊区域中心的后向散射系数，r
main
和r
l
分别表 示天线相位中心到目标和第l模糊区域中心斜距。
[0194]
由上可知，在总的距离模糊能量中占据了极大部分能量的前4个距离模 糊区的回波可以通过频域滤波被消除。传统条带和scan-sar模式的rasr 如下公式所示。与它们相比，提出的mimo-sar体制具有较低的rasr。
[0195][0196]
(2)波束位置设计：
[0197]
根据用户所要求的卫星轨道高度、入射角范围、观测幅宽和波束重叠等 对波束位置的近端视角，远端视角和波束宽度进行设计。在设计传统星载 sar的波束位置时，prf的
选择需要避开发射和星下点回波的干扰。
[0198]
远距离的多个子测绘带的回波和第一个子测绘带的回波信号被同时接 收。因此，所提出的mimo-sar体制的波束位置设计和传统星载sar类似， 只需要考虑发射和星下点回波的干扰。
[0199]
基于表1的系统参数，对两个子天线的波束位置进行设计，结果如图10a、 图10b和表2、表3所示。
[0200][0201]
表1.用于仿真的系统参数
[0202]
图10a和图10b的每个子测绘带由5个子子测绘带组成，并且每个子测 绘带的宽度
为81.5km。也就是说，该mimo-sar体制的总测绘带宽约为 815km，这是传统星载sar所不能实现的。此外，该体制的测绘带宽可以通 过改变卫星高度，子测绘带和子天线的数目等因素被进一步提升。这些结果 表明：提出的mimo-sar体制具有超宽幅成像能力。
[0203]
(3)系统性能评估：
[0204]
对于星载sar而言，噪声等效后向散射系数(nesz)、方位模糊信号比 (aasr)和距离模糊信号比(rasr)等是评估它的系统性能的重要因素。基 于表1的系统参数，表2(如下所示)、表3(如下所示)、图10a和图10b所 示的波束位置对该mimo-sar体制的系统性能进行评估。prf表示脉冲重复 频率。
[0205][0206]
表2 对应图10a中的波束位置的设计结果
[0207][0208]
表3 对应图10b中的波束位置的设计结果
[0209]
根据图7、图8a和图8b可知，该mimo-sar体制采用多个子天线分 别照射多个子子测绘带，并且远距离子测绘带的回波信号会在相同的回波窗 内被同时接收。因此，为了获取低nesz、低rasr和实现回波分离，该体 制采用距离向数字波束形成(dbf)技术。为此，基于表ⅰ的系统参数和最 优lcmv波束形成器进行仿真，得到单个通道的天线方向图和距离向多通 道的合成天线方向图，如图11所示，incidence angle指示入射角；amplitude 指示振幅。线条l401表示单个通道的天线方向图，线条l402表示基于lcmv 波束形成得到的接收第三个子测绘带回波的合成天线方向图，线条l403、 l404、l405和l406分别表示接收其它四个子测绘带回波的合成天线方向图。
[0210]
距离向dbf技术主要用来分离子测绘带的混合回波信号。基于该技术， 该mimo-sar体制的两个天线的nesz、rasr和aasr分别被得到，如 图12a、图12b、图13a、图13b、图14a以及图14b所示。图12a、图13a 以及图14a表示第一个天线的与表2对应的不同的波束位置索引下的nesz、 rasr和aasr；图12b、13b、图13b以及图14b表示第二个天线的与表3 对应的不同的波束位置索引的nesz、rasr和aasr；不同的波束位置索 引，具有不同的入射角范围，表2、3中涉及的波束位置，可根据不同的入 射角范围，在附图12a、图12b、图13a、图13b以及图14a以及图14b中找 到对应的入射角范围内的不同波束位置的nesz、rasr和aasr的值。
[0211]
可见两个天线的所有波束位置的nesz小于-18db，aasr小于-28db， 满足表1的系统性能要求。值得一提的是，它们的rasr均小于-55db，远 小于表1所要求的-25db。这些结果表明：该mimo-sar体制具有较优的距 离模糊性能和高分辨率宽幅成像能力。
[0212]
(4)成像仿真
[0213]
本文根据表1的系统参数和图15所示的成像流程图，进行点目标仿真， 其结果如图16a、图16b、图16c、图17a、图17b以及图17c所示。
[0214]
图15的步骤如下：
[0215]
步骤s201，使用带通滤波器(bpf)移除高阶距离模糊信号；
[0216]
步骤s202，使用带通滤波器和距离向数字波束形成技术分离混合回波；
[0217]
步骤s203，基于距离向频率拼接方法得到宽带雷达回波信号；
[0218]
步骤s204，基于方位向多通道技术获取方位向无模糊的雷达回波信号；
[0219]
步骤s205，使用csa算法进行成像处理。图16a、图16b以及图16c 分别表示没有在距离频谱拼接之前进行多波段距离徙动(rm)补偿的16倍 升采样的点目标以及距离向切片结果。图17a、图17b以及图17c分别表示 进行多波段rm补偿后的点目标和距离向切片结果。range bins指示距离向； azimuth bins指示方位向。
[0220]
根据图16a和图17a可知，没有进行多波段rm补偿的聚焦点目标的能 量会在距离向被延展。这主要是因为五个子带信号的载波频率不一致，和它 们的回波信号在不同的prt内被接收。经过多波段rm补偿，可以获得高 分辨率图像，如图16c和17c所示，图16c中，pslr指示的峰值旁瓣比为
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12.95db；islr指示的积分旁瓣比为-11.12db；resolution指示的分辨率为 9.9m；图17c中，pslr指示的峰值旁瓣比为-13.30db；islr指示的积分旁 瓣比为-9.92db；resolution指示的分辨率为2.0m；通过量化分析发现图17c 的距离向切片的分辨率大约是图16c的1/5，这与理论分析相一致。这些仿 真结果表明：通过距离向频谱拼接和方位向多通道重构技术可以实现该 mimo-sar体制的高分辨率成像。
[0221]
本公开实施例提供一种雷达成像装置，结合图19所示，所述装置300 包括：
[0222]
第一确定模块301，用于根据卫星高度以及脉冲重复时间，确定待测绘 区域中的子测绘带的数量n以及任意一个脉冲重复时间内的脉冲发射时间 的数量n；
[0223]
发射模块302，用于在一个脉冲重复时间的n个脉冲发射时间内，通过 天线循环发射n组信号照射n个子测绘带；其中，所述n为小于n的正整数； 其中，一组所述发射信号包括多个频谱不重叠的发射信号，任意相邻两组发 射信号包括的向子测绘带的发射顺序不同；
[0224]
接收模块303，用于在脉冲发射时间对应的脉冲接收时间内接收多个子 测绘带反射的多个混合信号；
[0225]
成像模块304，用于对所述多个混合信号进行过滤以及成像处理，得到 雷达图像。
[0226]
本公开实施例中，所述发射模块302，配置为：
[0227]
用于在第j个脉冲重复时间内的第i个脉冲发射时间内，通过天线同步发送 第i组n个频谱不重叠的发射信号至间隔分布的n个子测绘带的第i个子子测绘 带；其中，任意一个子测绘带包括n个子子测绘带，所述脉冲重复时间的数量 m根据所述卫星高度以及脉冲重复时间确定，且所述脉冲重复时间的数量m为 脉冲发射时间n的整数倍；
[0228]
用于在第j个脉冲重复时间内的第i+1个脉冲发射时间内，切换波束指向， 通过天线同步发送第i+1组n个频谱不重叠的发射信号至间隔分布的n个子测 绘带的第i+1个子子测绘带；其中，第i+1组的n个频谱不重叠的发射信号的 与n个子子测绘带的对应组成顺序，相对于第i组的n个频谱不重叠的发射信 号的与n个子子测绘带的对应组成顺序，向第n个子子测绘带串行后移3个频 谱不重叠的发射信号；
[0229]
用于根据第j个脉冲重复时间内的第i个脉冲发射时间内至第i+1个脉冲发 射时间内的，n个频谱不重叠的发射信号的组成顺序与子子测绘带的组成顺序 变化关系，在第j个脉冲重复时间的第1个至第n个脉冲发射时间内，通过多 个天线循环发射多组发射信号至n个子测绘带。
[0230]
本公开实施例中，所述发射模块302，配置为：
[0231]
在第j+1个脉冲重复时间内的第i个脉冲发射时间内，通过天线同步发送 第i组n个频谱不重叠的发射信号至间隔分布的n个子测绘带的第i个子子测绘 带；其中，在第j+1个脉冲重复时间内发送至第i个子测绘带的n个发射信号 的组成，对应在第j个脉冲重复时间内发送至第i+1个子测绘带的n个发射信 号的组成；在第j+1个脉冲重复时间内发送至第n个子测绘带的n个发射信号 的组成，对应在第j个脉冲重复时间内发送至第1个子测绘带的n个发射信号 的组成。
[0232]
本公开实施例中，所述成像模块303，配置为：
[0233]
用于在脉冲发射时间对应的脉冲接收时间内，控制天线接收对应发射的 多个斜距差为光速与脉冲重复时间周期的乘积的一半的整数倍的不同的子 测绘带，反射在多个同一回波窗的多个混合信号。
[0234]
本公开实施例中，所述混合信号，至少包括：
[0235]
目标回波信号；其中，所述目标回波信号是用于成像的信号，为天线接 收的主瓣信号；
[0236]
模糊回波信号；其中，所述模糊回波信号是用于过滤的信号，为天线接 收的旁瓣信号。
[0237]
本公开实施例中，所述成像模块304，配置为：
[0238]
用于通过带通滤波器对多个所述混合信号的模糊回波信号进行过滤处理， 得到多个目标信号；
[0239]
用于利用成像算法对所述多个目标信号进行成像处理，得到雷达图像。
[0240]
在本公开实施例中，提供一种电子设备，所述电子设备，包括：
[0241]
处理器；
[0242]
用于存储处理器可执行指令的存储器；
[0243]
其中所述处理器用于运行所述计算机服务时，实现上述所述的反馈方法中 的步骤。
[0244]
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤 可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读 取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述 的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(rom，read-only memory)、 随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种 可以存储程序代码的介质。
[0245]
在本公开实施例中，提供一种存储介质，所述存储介质中有计算机可执行 指令，所述计算机可执行指令被处理器执行实现上述所述的反馈方法中的步骤。
[0246]
或者，本发明实施例上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并 作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。 基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡 献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存 储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服 务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而 前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者 光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0247]
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限 于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易 想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护 范围应以所述权利要求的保护范围为准。