發(fā)布時(shí)間：2020-03-12 03:31

【摘要】：雙基星載合成孔徑雷達(dá)(SAR)利用雙平臺(tái)接收以及聯(lián)合處理回波信號(hào),在測(cè)繪、干涉測(cè)量、目標(biāo)識(shí)別、自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價(jià)值。為了進(jìn)一步提升該體制的成像性能,該文提出一種采用空時(shí)編碼和短偏移正交波形的雙基星載多發(fā)多收合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)(MIMO SAR)�；诮邮斩说臄�(shù)字波束形成技術(shù),該系統(tǒng)能夠有效分離提取不同波形回波數(shù)據(jù),獲取更多空間自由度,從而同時(shí)具備雙基體制和MIMO體制的優(yōu)勢(shì)。此外,通過(guò)對(duì)獲取的不同波形圖像數(shù)據(jù)做波束形成處理,該系統(tǒng)能夠減輕2次散射干擾回波對(duì)SAR圖像的影響。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該系統(tǒng)方案的有效性。
【圖文】：

tstsT*D÷÷÷÷èò(t+Dt)dt=0,"Dt。這意味著在時(shí)間間隔pT/2內(nèi)，兩波形之間的互相關(guān)積分為零，保持相互正交。如果地面場(chǎng)景對(duì)應(yīng)的時(shí)間范圍小于半個(gè)脈沖寬度，不同波形對(duì)應(yīng)的接收回波將保持相互正交，距離向脈沖壓縮結(jié)果將在時(shí)域上相互分離。但是通常星載SAR照射的地面場(chǎng)景遠(yuǎn)大于半個(gè)脈沖寬度對(duì)應(yīng)的范圍，因此可以利用多波束DBF技術(shù)將整個(gè)場(chǎng)景的回波在角度域進(jìn)行分割，確保提取的回波的角度范圍受限于pT/2對(duì)應(yīng)的角度范圍。2.2雙基星載MIMOSAR的發(fā)射信號(hào)模型雙基星載MIMOSAR系統(tǒng)的幾何模型如圖1所示。MIMOSAR1和MIMOSAR2分別發(fā)射信號(hào)照射相同地面場(chǎng)景，在遠(yuǎn)場(chǎng)條件下，假設(shè)場(chǎng)景中的任意點(diǎn)目標(biāo)到兩個(gè)衛(wèi)星平臺(tái)的距離滿足：圖1雙基星載MIMOSAR幾何模型21TxcRR-Lsin(q-q)(3)其中，()()221E0EEE0R=R+H+R-2RR+Hcos(g),()E0EsinarcsinRHRqgq+÷=+÷÷÷è。1R和2R分別為目標(biāo)到MIMOSAR1和MIMOSAR2的距離，TxL為兩個(gè)平臺(tái)之間的基線，q為目標(biāo)的下視角，cq為天線法線的下視角，ER為地球半徑，0H表示MIMOSAR1的軌道高度。為了滿足式(3)的近似關(guān)系，需要確保場(chǎng)景中任意目標(biāo)到MIMOSAR2的距離與該近似值之差不超過(guò)rr/2，即()1TxcR-Lsinq-q()221Tx1Txcr-R+L-2RLsinq-qr/2，其中rr表示距離向分辨率。由于衛(wèi)星平臺(tái)之間的基線通常很大，由式(3)可知兩個(gè)SAR系統(tǒng)接收同一目標(biāo)回波會(huì)存在時(shí)間差，因此空時(shí)編碼波形是雙基MIMOSAR體制的適合發(fā)射波形�？紤]每個(gè)MIMOSAR系統(tǒng)的天線尺寸相對(duì)于回波雙程路徑非常小，同一目標(biāo)回波到達(dá)天線俯仰向各子孔徑的時(shí)間差遠(yuǎn)小于距離向時(shí)間分辨

ㄐ?的距離向脈沖壓縮結(jié)果相互分離，分別提取后，基于短偏移正交性可將兩個(gè)系統(tǒng)的STSO波形分離，最終獲得4個(gè)波形的回波數(shù)據(jù)。3雙基星載MIMOSAR的回波模型和處理流程如圖1所示，MIMOSAR1接收到的點(diǎn)目標(biāo)回波信號(hào)1r(t)由兩部分組成：MIMOSAR1照射點(diǎn)目標(biāo)的回波11r(t)和MIMOSAR2照射點(diǎn)目標(biāo)的回波21r(t)。去載頻處理后，回波模型可表示為11121r(t)=r(t)+r(t)(4)1112way11b1b24()()()expj22()RtARRststccqsqlqp÷=-÷è÷÷÷-÷+-÷÷÷èèèrv(5)圖2MIMOSAR天線結(jié)構(gòu)示意圖()()()Txc212way10d1Txcb1d1Txcb2d2sin()()()expj4expjexpj22sin2sin()()LtARfTRLstTcRLstTcqqqsqllqqqqqp-÷=÷÷÷èp÷--p÷èé--÷ê--÷÷ê÷èê--ù÷+--ú÷÷úèrv(6)其中，00v(q)=[exp(j(1-n)y)exp(j(n-n)y)Trce0e2sin()exp(j())],=1,2,,,=hNnnNqqyylp--。v(q)表示與接收端DBF密切相關(guān)的導(dǎo)向矢量，0n表示俯仰向子孔徑的參考通道數(shù)，rh表示天線子孔徑高度，2wayA(q)表示由雙程方向圖引起的幅度變化，s(q)表示目標(biāo)的后向散射系數(shù)，c表示光速。根據(jù)2.2節(jié)的分析，采用DBF技術(shù)提取角度范圍小于pT/2對(duì)應(yīng)的地面場(chǎng)景回波，得到的處理結(jié)果為H11r(t)=wr(t)，其中w表示eN′1的加權(quán)矢量。由于在實(shí)際情況中，，形成如同理想矩形窗的窄波束來(lái)提取回波是不可實(shí)現(xiàn)的，因此需要利用最優(yōu)陣列處理的算法來(lái)進(jìn)行逼近處理，例如采用Dolph-Chebychev合成技術(shù)[19]。圖4是根據(jù)表1參數(shù)計(jì)算得到的Dolph-Chebychev方向圖，其中?

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