用於懸停平臺的對地凝視成像系統的製作方法
2023-04-25 22:29:01 2
專利名稱：用於懸停平臺的對地凝視成像系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及雷達、微波遙感及精確制導領域的成像技術，具體而言，本發明涉及用於懸停平臺的對地凝視成像系統。
背景技術：
懸停平臺作為各種電子設備搭載平臺，在空間預警、戰場監視、電子對抗等方面已經在實際中得到應用。懸停平臺可搭載各種遙感、預警、幹擾、偵察等系統，具有滯空時間長、載荷能力強，覆蓋區域廣、費用低廉等優點。在凝視觀測的成像條件下，雷達系統與觀測區域內目標保持相對靜止狀態，此時實孔徑雷達系統是一種公知的雷達系統。傳統的實孔徑成像雷達系統，包括波束掃描雷達系統、相控陣雷達系統及焦平面成像雷達系統等。實孔徑雷達系統設置收發陣元的大規模真實陣列，通過波束合成形成大的觀測孔徑來對目標進行成像。由於陣列天線波束效應的影響，要獲得高解析度的反演圖像，需要增大陣列的橫向孔徑，導致陣列規模過大，造價過於昂貴。在懸停平臺的體積和重量受限制的情況下，波束掃描雷達雷達系統應用於懸停平臺的可實現性較弱。另外，由于波束覆蓋範圍的限制，波束掃描雷達系統需要利用機械掃描方式改變波束方向；相控陣雷達系統用計算機控制波束的形成和掃描；焦平面成像雷達系統則利用天線陣的偏焦實現多波束，然後利用多個「饋源」對觀測區域同時照射。若用傳統的實孔徑雷達系統完成對地的大範圍凝視成像，系統技術要求和成本花費將大大增加，並且成像解析度受天線的孔徑所限制。因此，有必要提出一種有效的技術方案，解決現有技術中難以支持應用於懸停平臺的對地凝視高分辨雷達成像、大範圍凝視成像的問題。
發明內容
本發明的目的旨在至少解決上述技術缺陷之一，特別是通過在懸停平臺引入基於時空兩維隨機輻射場的高分辨微波凝視成像方法，實現為懸停平臺提供了對地面目標高空間解析度的成像功能。本發明實施例提出了一種用於懸停平臺的對地凝視成像系統，包括發射機模塊， 信號處理模塊以及接收機模塊，所述發射機模塊，所述發射機模塊包括隨機輻射源單元和發射天線單元，所述隨機輻射源單元用於以預定觀測視角產生並發射隨機信號，所述發射天線單元通過多相位中心的天線向外輻射形成隨機分布的口面場，隨空間傳播後在波束覆蓋區域形成時空兩維隨機輻射場；所述信號處理模塊，與所述發射機模塊相連，通過隨機輻射源單元的發射信號形式、發射機天線構型分布、發射機到覆蓋區的高程距離、觀測視角，計算得到所述時空兩維隨機輻射場的分布數據，通過對所述時空兩維隨機輻射場分布的精確定標，將所述時空兩維隨機輻射場分布數據輸入到所述接收機模塊；
接收機模塊，用於根據所述接收機模塊的接收天線單元接收散射回波信號，對所述散射回波信號與所述信號處理模塊輸入的所述時空兩維隨機輻射場分布信息進行關聯處理單元處理，輸出高解析度反演圖像。根據本發明的實施例，所述隨機輻射源單元用於以預定視角產生並發射隨機信號包括以下任意一種模式
所述隨機輻射源單元以正下視工作模式發射隨機信號；所述隨機輻射源單元以斜視工作模式發射隨機信號；所述隨機輻射源單元以大斜視工作模式發射隨機信號。根據本發明的實施例，所述正下視工作模式為觀測視角Y < 1.72° ；所述斜視工作模式為觀測視角1.72° < γ < 75° ；所述大斜視工作模式為觀測視角75° < γ <86.8°。根據本發明的實施例，所述接收機模塊包括接收天線單元，回波存儲與預處理單元和關聯處理單元，所述接收天線單元，用於接收所述波束覆蓋區域的散射場rec(t)，
權利要求
1.一種用於懸停平臺的對地凝視成像系統，其特徵在於，包括發射機模塊，信號處理模塊以及接收機模塊，所述發射機模塊，所述發射機模塊包括隨機輻射源單元和發射天線單元，所述隨機輻射源單元用於以預定觀測視角產生並發射隨機信號，所述發射天線單元通過多相位中心的天線向外輻射形成隨機分布的口面場，隨空間傳播後在波束覆蓋區域形成時空兩維隨機輻射場；所述信號處理模塊，與所述發射機模塊相連，通過隨機輻射源單元的發射信號形式、發射機天線構型分布、發射機到覆蓋區的高程距離、觀測視角，計算得到所述時空兩維隨機輻射場的分布數據，通過對所述時空兩維隨機輻射場分布的精確定標，將所述時空兩維隨機輻射場分布數據輸入到所述接收機模塊；接收機模塊，用於根據所述接收機模塊的接收天線單元接收散射回波信號，對所述散射回波信號與所述信號處理模塊輸入的所述時空兩維隨機輻射場分布信息進行關聯處理， 輸出高解析度反演圖像。
2.如權利要求1所述的用於懸停平臺的對地凝視成像系統，其特徵在於，所述隨機輻射源單元用於以預定視角產生並發射隨機信號包括以下任意一種模式所述隨機輻射源單元以正下視工作模式發射隨機信號； 所述隨機輻射源單元以斜視工作模式發射隨機信號； 所述隨機輻射源單元以大斜視工作模式發射隨機信號。
3.如權利要求2所述的用於懸停平臺的對地凝視成像系統，其特徵在於， 所述正下視工作模式為觀測視角Y ^ 1.72° ；所述斜視工作模式為觀測視角1.72° < γ <75° ； 所述大斜視工作模式為觀測視角75° < γ <86.8°。
4.如權利要求2所述的用於懸停平臺的對地凝視成像系統，其特徵在於，所述接收機模塊包括接收天線單元，回波存儲與預處理單元和關聯處理單元，所述接收天線單元，用於接收所述波束覆蓋區域的散射場rec(t)，一 Ttt-T— Yff-Y一rec{t) =·σ(Γ) dS>,其中，所述波束覆蓋區域的面積為 s'，為總的時空兩維隨機輻射場，所述波束覆蓋區域的目標散射係數為^(r);所述回波存儲與預處理單元，用於接收所述接收天線單元輸出的信息並存儲，預處理後輸入所述關聯處理單元；所述關聯處理單元，用於對所述接收天線單元輸出回波信號與輻射場演算單元模塊的輸出輻射場信息進行關聯處理單元，再通過信息重組而獲得高分辨目標信息。
5.如權利要求4所述的用於懸停平臺的對地凝視成像系統，其特徵在於，單個發射源的輻射場為八OW，所述總的時空兩維隨機輻射場為
6.如權利要求2所述的用於懸停平臺的對地凝視成像系統，其特徵在於，在斜視工作模式下，對遠距離區域實現經幾何校正後的高解析度凝視成像，包括首先進行子空域分解，等效於按照距離門對散射回波進行分割，得到一系列子回波； 對每個子空域，以隨機輻射源單元為核心的發射機模塊發射時空二維隨機輻射場，將子回波信號與所述信號處理模塊輸出進行關聯處理單元，如此依次反演得到每一個子空域的散射強度大小；對所有的子空域進行拼接，得到整體斜視區域的高分辨雷達圖像。
7.如權利要求2所述的用於懸停平臺的對地凝視成像系統，其特徵在於，在大斜視模式下，對超遠距離區域進行經幾何校正和輻射校準後的高解析度凝視成像，包括對波束覆蓋區域獲取高程數據，得到對應平面覆蓋區域的失真範圍； 進行輻射校準，在所述信號處理模塊中把相應的疊掩、陰影失真區域的輻射場分布置零後進行關聯處理單元，得到修正後的反演圖像；根據高程圖以及修正後的反演圖像進行圖像配準，得到最終的反演圖像。
全文摘要
本發明提出了一種用於懸停平臺的對地凝視成像系統，包括發射機模塊，信號處理模塊以及接收機模塊。發射機模塊以預定觀測視角產生並發射隨機信號，形成時空兩維隨機輻射場；信號處理模塊通過隨機輻射源單元的發射信號形式、發射機天線構型分布、發射機到覆蓋區的高程距離、觀測視角，計算得到時空兩維隨機輻射場的分布數據；接收機模塊用於通過接收天線單元接收散射回波信號，對散射回波信號與相應輸入的輻射場信息進行關聯處理、輸出高解析度反演圖像。本發明提出的上述方案，能夠實現現有技術所不能支持的應用於懸停平臺的對地凝視高分辨雷達成像的功能，通過多種工作模式的設計，可以完成對地的大範圍凝視成像。
文檔編號G01S13/89GK102169179SQ20111000052
公開日2011年8月31日 申請日期2011年1月4日 優先權日2011年1月4日
發明者劉發林, 徐浩, 楊予昊, 王東進, 郭圓月, 馬遠鵬 申請人:中國科學技術大學