雷达成像的几个问题 保 铮 西安电子科技大学 雷达信号处理重点实验室 2004.5
Ⅰ 方位高分辨和合成阵列 Ⅱ 机动目标的ISAR成像 Ⅲ 分布式星载SAR
Ⅲ 分布式星载SAR Ⅲ-1 概述 单个卫星SAR 大天线(避免多普勒、距离模糊) 大功率 用分布式小卫星(可分当) Ⅲ-1 概述 分布式小卫星(星座,卫星编队) 星载SAR的任务(场景成像,高程测量,GMTI) 单个卫星SAR 大天线(避免多普勒、距离模糊) 大功率 用分布式小卫星(可分当)
需求: 场景多普勒去模糊 十米级 GMTI 百米级 高程测量、被动定位 千米级 高程测量、GMTI——需空间信息 (单通道——多孔径) 多孔径、长基线 场景多普勒去模糊 十米级 GMTI 百米级 高程测量、被动定位 千米级
星座构形-基本上不需要动力 Hill方程的解 自主飞行
优点: ▲ 多功能; ▲ 低成本(生产、发射)、批量化部署; ▲ 灵活(生存能力强,可靠性高)。 问题: △ 超大稀疏阵列(三维); △ 柔性阵列; △ 时统问题。
Ⅲ-2 空间阵列 设一发多收 ——等效自发自收
星座构形(坐标)
Ⅲ-3 利用空间阵列解多普勒模糊 小卫星—小天线(如2×1m)—多普勒模糊 虚拟中心 如何利用空间阵列解模糊。 以fd=0 Ⅲ-3 利用空间阵列解多普勒模糊 小卫星—小天线(如2×1m)—多普勒模糊 虚拟中心 如何利用空间阵列解模糊。 △形成横向窄波束(低副瓣)方向图; △考虑阵列、环境时变。 以fd=0 为例
若高度有变化(A—>B,R不变)对单星SAR无影响。 阵列则不一样 A点时,P1 , P2两天线相位相同。 而B点时 法平面 太大
非同一时刻(对固定目标等效) 若: 仍然得不到所需要方向图
若: 用波数域分析(FFT)——要用短时FFT 无局域性 (DBS) (自适应需要) 对特定的地段(一定的时间间隔) 临界阵列长度 所照区域长度:
Ky域(fd域)处理的意义 对各卫星数据作DFT,用同一路fd输出作阵列输出。 以fd=0为例 tm和y的位置是离散的,不可能列为一直线。 实际上对一短时间间隔,一路fd输出(相当于DBS)对应一段y的长度。 可用VTr 一段内的阵列(非同时)来处理。 同一fd (举例 fd=0) tm离散 (m tm) fd也离散
解多普勒模糊所需要的卫星数目 直线星座最简单 长阵变短阵后,加权后的波束条件一般可实现 (完全重叠除外) 可变重复频率
用 表示卫星在航向方向的排列,令 由于模糊,多普勒滤波输出的每一个分量 实际上都是多个是方向分量 的加权和
F是典型的Vandermonde方阵,其逆矩阵中的每个元素都可以直接用公式写出
噪声增益举例
调整重复频率使空间采样改变排列
用插值方法解多普勒模糊 多普勒模糊的产生——采样率不够 多颗卫星,增加采样 非均匀均匀栅格 插值噪声增益 非录取平面的处理与限制
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长度为 短阵列的波束零点在那里?
第一个盲点: 盲点波束宽:
可否加长阵列? ▲ 同时减小。 ▲ 阵元移动 ▲ 可以证明,分离模糊信号的能力与移动 所得阵 列大小无关。
等效小 阵列(米): 0.5264 3.2722 2.7413 4.5289 1.0154 3.8865 2.2556 1.6444
长阵列-→短阵列的举例 以简单线阵为例(先将双站等效为单站) 设原阵列各孔径的相位位置为: 移位 用不同的 ,使 得位移压缩后的阵列 0,35.1474,45.2747,290.3997,400.4002,590.5731, 755.6674,860.7922,955.8510m 移位 用不同的 ,使 得位移压缩后的阵列 0,0.1474,0.2747,0.3997,0.4002,0.5731, 0.6674,0.7922,0.8510m 压缩后阵列长度不足1m,空域分辨太低,显然不能 实现空域去模糊。只是换不同时刻的不起作用。
卫星位置改变有困难,但可微调节 如 :1400Hz -→1431Hz 压缩后的阵列为:0,0.9055,1.2494,1.7894,4.1725,3.5691,2.3456,4.7447,1.9695m
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