多测绘带条带合成孔径雷达成像的制作方法_2

文档序号:9476095阅读:来源:国知局
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[003U其中,resseansar表示ScanSAR分辨率,而resstrip表示条带参考分辨率(即L/2)。
[0032] TCPS模式(针对进一步的细节,请参考Ref4)也被归入突发模式中;该模式利用 了方位角转向功能,并且需要与聚束模式的扫描方向相反的扫描方向,即相当于扫频而不 是重新定中屯、。也就是说,在每个突发中,初始方位转向确保了SAR传感器向后"看",并且 随后向前指向突发的末尾。运确保了W下:不同于传统的ScanSAR模式,由整个天线模式来 照亮每个目标,并且运能够对福射响应和方位角模糊进行均衡。如在前述的ScanSAR模式 下所发生的,在TCPS模式(其也是突发模式)下,传感器也总是W比条带模式的典型A角 小的A角(或A时间)来查看目标。可见,正如ScanSAR(即使相对于传统ScanSAR具有 不同的等式/约束条件),TCPS模式也允许W相对于条带模式而降低的方位角分辨率为代 价来扩展测绘带的范围。在Ref4中总结了运些概念,其中在引言中记述了 "示例是能够W 变差的方位角分辨率为代价来实现宽的测绘带的ScanSAR(或TOP巧模式和能够W沿卫星 轨迹的非连续成像为代价来实现提高的方位角分辨率的聚束模式"。
[0033] 如先前所看到的,具有宽的测绘带和高的分辨率的需求是相互冲突的。另一方面, 低PRF优选地具有"更多时间"来获取轨迹交叉高度平面中的宽场景,而另一方面,宽的天 线波束优选地会提高了方位角分辨率。然而,该后者特性会需要高的PRF,从而与第一需求 相反。为了解决运些问题,在过去已经提出了使用空分模式的技术,例如需要使用多个接收 天线的偏置相位中屯、值PC)技术(针对进一步的细节,请参考Re巧和Ref4)等。运可W通 过使用多个SAR传感器或通过将单个天线分区并且使用多个接收系统来实现:发送宽波束 (小的天线尺寸L),并且随后利用沿方位角方向布置的M个天线(与发送中的天线一样的 小尺寸的天线)来同步地接收宽波束。多个接收单元的使用允许具有更大数目的方位角样 本,并且因而允许使用更低的物理PRF(针对进一步的细节,请参考Re巧和Ref4)。该技术 的最大禁忌在于复杂度;实际上,该技术需要同步使用M个接收器和M个"小"天线(或者 分成M个子块的大天线),并且因而需要高的发送功率W实现足够的结果灵敏度。此外,文 献指出了一些算法级的关键区域,运些关键区域是关于对M个相位中屯、的认知错误的灵敏 度W及对模糊度的影响。在文献中存在意图减少运些关键区域的一些变型,例如高分辨率 宽测绘带(HRW巧技术,该技术还设想了在高度上的分区W便在高度上"跟随"该波束,从而 增大了方向性W及因此增大了结果灵敏度。
[0034] 使用角分模式的技术的目的与使用空分模式的技术的目的相似,但是通过沿不同 方向的采样来获取另外的样本。特别地,存在两个主要逻辑:高度上的角分和方位角上的角 分。
[0035] 高度上的角分(对此,可W参考例如Ref4中描述的多高度波束(MEB)技术)设想 了利用多个天线/接收系统和单个发送器(具有宽测绘带)的同步采集或者更多的方向性 发送(针对进一步的细节,请参考Re巧和Ref4)。W运种方式,在条带模式下获得具有标称 方位角分辨率(近似为L/2)的多个采集。为了减少范围模糊的问题,文献提出了使各个波 束在高度上偏斜。
[0036] 或者,方位角上的角分(对此,可W参考例如Re巧中描述的单相位中屯、多波束 (SPCMB))设想了经由单个宽波束的发送W及经由M个较窄的波束的同步接收。W运种方 式,得到宽波束(提高了分辨率),但是类似于聚束模式,单个接收通道对不同的角部分进 行正确地采样。运些通道随后将在处理期间被重新组合,W便获得M倍大的合成A角,因 此提高了分辨率(针对进一步的细节,请参考Re巧和Ref4)。通常,在方位角上的角分技术 具有相对于模糊度的多个关键区域;实际上,发送时的天线的侧瓣和接收时的单个天线的 侧瓣交互,从而提高了模糊度。
[0037]同样在该情况下,角分技术的最大禁忌在于复杂度;实际上,运些技术考虑同步地 使用M个接收器和M个"小"天线(或者分区成M个子块的大天线),并且因而需要高的发 送功率W实现适当的结果灵敏度。
[0038] 在Ref4中很好地总结了空分和角分概念,Ref4在第2部分中记述了 :"若干个 提议通过将多通道雷达接收器与照亮地面上的宽区域的小孔径发送器进行组合来解决方 位角分辨率对宽测绘带覆盖直径的难题。示例是偏斜的多波束SAR…、偏置相位中屯、天线 值PCA)技术…、方阵SAR系统…W及高分辨率宽测绘带(HRW巧SAR系统"。
[0039] 虽然目的不同,但是双向SAR成像模式度iDi-一针对进一步的细节,请参考 Refl)还应当被归入角分技术中。通过利用相位阵天线的方位栅瓣或工作在不同时间处, 该模式同步地获取两个不同的图像:一个图像关于前面的场景,而另一图像关于后面的场 景。方位角差是时间差的等效,即在不同时间处看到的相同场景,并且因而可W通过比较图 像来识别场景中的移动对象。重要的是,强调该技术期望两个采集要在方位角上被角度分 隔开,即不可W组合两个通道的数据,W重构具有更高分辨率的图像。 W40] 在Refl的结论中,记述了 :"BiDi短期序列可W用于改变和速度检测。…在速度 测量方面的BiDi成像模式的可能性是未来研究工作的主题。BiDi的其它可能的应用包括: 通过采用宽分隔的多普勒频率对沿轨迹偏置的高准确性测量"。
[0041] 最后,虽然可W利用不同类型的天线来开发SAR技术,但是提供最大的使用灵活 性的是所谓的"相位阵"类型,其允许快速地切换采集方向。还可W使用其它类型的天线, 例如Ref2中描述的天线。

【发明内容】

[0042] 本发明的目的是提供一种能够观测若干个测绘带的条带SAR成像方法。
[0043] 上述目的通过本发明来实现,只要上述目的设及如在所附权利要求中所限定的 SAR成像方法和SAR系统即可。
[0044] 特别地,根据本发明的SAR成像方法包括:借助于合成孔径雷达来对地球表面的 区域执行条带模式下的N个SAR采集,该合成孔径雷达通过空中平台或卫星平台来运输, 并且该合成孔径雷达包括单个非分区天线和禪接至所述单个非分区天线的单个接收器,其 中,N是大于1的整数。
[0045] 条带模式下的每个SAR采集均使用相对于合成孔径雷达的飞行方向的相应斜视 角来执行,所述相应斜视角等于或不同于用于执行条带模式下的其它N-1个SAR采集的斜 视角;
[0046] 条带模式下的每个SAR采集均使用相对于合成孔径雷达的天底的相应仰角来执 行,所述相应仰角与用于执行条带模式下的其它N-1个SAR采集的仰角不同,从而使得条带 模式下的每个SAR采集均与地球表面的相应测绘带有关,该相应测绘带不同于经由条带模 式下的其它N-1个SAR采集所观测的测绘带;
[0047] 此外,条带模式下的每个所执行的SAR采集包括下述的相应雷达发送和接收操 作:
[0048] ?该相应雷达发送和接收操作单独地或成组地与所执行的条带模式下的其它N-1 个SAR采集的单个或成组的雷达发送和接收操作在时间上交错;W及 W例 ?该相应雷达发送和接收操作包括:沿由用于条带模式下的所述SAR采集的相应 斜视角和相应仰角所定义的相应采集方向的相应雷达波束的发送和接收,从而使得所述相 应采集方向彼此平行,而不与所执行的条带模式下的其它N-1个SAR采集的采集方向平 行;
[0050] 该方法还包括:基于所执行的条带模式下的每个SAR采集来生成经由条带模式下 的所述SAR采集所观测的相应测绘带的区域的SAR图像;
[0051] 特别地,所有所生成的SAR图像具有同一方位角分辨率,该方位角分辨率等于合 成孔径雷达的单个非分区天线的沿方位角方向的物理或等效长度的一半。
【附图说明】
[0052] 为了更好地理解本发明,现在将参照(不按比例的)附图来描述通过非限制性示 例提供的一些优选实施方式,在附图中:
[0053] ?图1和图2示意性地示出了针对条带模式下的SAR图像的典型采集几何图形;
[0054] ?图3示意性示出了针对聚束模式下的SAR图像的典型采集几何图形; 阳化5] ?图4示意性地示出了针对根据本发明的第一方面的条带模式下的SAR采集的逻 辑的示例;
[0056] ?图5和图6示意性地示出了在执行根据本发明的第二方面的条带模式下的SAR 采集的技术时应用第一采集策略的效果;W及
[0057] ?图7和图8示意性地示出了在执行根据本发明的第二方面的条带模式下的SAR 采集的技术时应用第二采集策略的效果。
【具体实施方式】
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