一种基于双频共轭处理的InISAR成像方法-钱学森空间技术实验室.PDF

钱学森空间技术实验室研究通讯 一种基于双频共轭处理的InISAR 成像方法 刘 波 （钱学森空间技术实验室空间技术与应用基础研究部，北京100094） 1 工作背景 逆合成孔径雷达（Inverse Synthetic Aperture Radar，ISAR）通过发射宽带信 号得到距离维分辨率，利用雷达与目标之间的相对运动形成合成孔径，通过信号 处理技术获取多普勒维分辨率，从而获得目标图像。ISAR 是对运动目标成像的主 要雷达体制，从其诞生起人们即认识到了 ISAR 成像在天文观测、战术武器、战 略防御等方面具有重要应用价值。随着应用需求的不断增长，传统单天线 ISAR 成像技术的缺陷也逐渐体现。一方面，ISAR 获取目标图像主要是在距离-多普勒 域，不能得到目标在横向的空间尺寸信息；另一方面，单天线 ISAR 图像不能提 供目标在波束内的偏角信息，即不能实现目标方位向定位。 在雷达干涉测角技术的基础上，随着InSAR （干涉合成孔径雷达）技术的发 展，InISAR 技术的研究工作也得到了广泛的重视。1996 年，Soumekh M.首次提 出了一种用ISAR 图像通过干涉技术检测飞机降落时微小倾角的InISAR 方法，随 后各种关于 InISAR 技术的研究在世界范围内展开。早期的 InISAR 技术主要围绕 对目标进行三维成像开展，随后针对运动目标三维运动参数估计、高精度成像等 实际应用需求的研究也逐步深入。 为了获取目标的横向空间尺度信息，有研究利用分段成像结果对散射中心进 行优化组合估计目标相对雷达的转动速度和相干转角，从而确定图像的横向尺度。 该方法优点是没有采用干涉原理，接收通道少系统简单。缺点是需要在短时间数 据下对目标成像，因此对回波信噪比要求较高；没有解决目标定位的问题，不能 确定目标在雷达波束内的绝对位置。还有一种基于多特显点的相位主值解缠绕获 取目标真实几何尺寸的InISAR 方法，该方法对信噪比要求较低，鲁棒性好。然而， 不同的积分起点可能导致解缠绕的结果不同，因此，该方法得到的干涉相位的真 实值是相对准确的。也就是说，利用该值能对目标散射点之间的距离做出判断， 但不能得到每个散射点的绝对位置，即不能对目标定位。 本技术成果是一种基于双频共轭处理的 InISAR 成像方法 （专利授权号 ZL201410026269.7 ），可用于雷达获取目标的真实几何尺寸和真实空间位置。该 方法将双频共轭处理技术和干涉技术相结合，并应用到 ISAR 图像中。通过一系 列的处理步骤，实现目标定位和成像。本工作主要解决了InISAR 模式下目标多普 勒频率模糊和目标干涉测角模糊的问题，可同时实现目标定位和成像。 2 技术方案 一种基于双频共轭处理的 InISAR 成像方法，包括两个天线通道的运动目标 - 1 - 钱学森空间技术实验室研究通讯 回波成像处理以及通道间的干涉处理等信号处理步骤，技术方案可以用图1 概括， 具体实施步骤如下： InISAR粗测角 ISAR成像 ISAR成像 双频共轭处理 双频共轭处理 距离向傅里叶变换 距离向傅里叶变换 子带分割 子带分割 天线T1原始 天线T2原始 开始 回波数据 回波数据 ISAR成像