分布式小卫星MIMO-SAR超高分辨成像方法
2021-04-30杨军,周芳
杨 军,周 芳
(1.合肥工业大学 计算机与信息学院,安徽 合肥 230009;2.工业安全与应急技术安徽省重点实验室,安徽 合肥 230601)
多发多收合成孔径雷达(Multiple-Input Multiple-Output Synthetic Aperture Radar,MIMO-SAR)克服了单通道合成孔径雷达高分辨与宽测绘带之间的矛盾,是星载合成孔径雷达系统未来的重点发展方向[1-2]。相控阵天线技术是实现星载MIMO-SAR工作模式的一种主要途径[3-4],但其极大地增加了雷达的研制成本,而分布式小卫星由于发射灵活、研制周期短、成本低等优点,已成为未来实现星载MIMO-SAR工作模式的另一途径[5-6]。分布式小卫星可以通过控制天线波束指向,多个天线同时发射和接收多个频段信号来完成星载聚束MIMO-SAR构型,实现高分辨率宽测绘带成像。
聚束模式是合成孔径雷达获取高分辨目标图像的主要手段,该模式下全孔径回波信号的多普勒带宽较大。为了避免回波信号出现多普勒混叠,一般要求系统脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency,PRF)大于多普勒带宽,但这将大大限制观测场景的测绘带宽。为了获得大测绘带宽,有两类MIMO-SAR算法被广泛使用:抑制距离模糊算法和方位解模糊算法。抑制距离模糊算法常常通过方位相位编码(Azimuth Phase Coding,APC)来实现[7-8]。但是,这类算法要求系统脉冲重复频率大于回波信号的多普勒带宽,这无疑会增加雷达接收机采集的数据量,导致卫星存储压力过大。因此,星载聚束MIMO-SAR通常希望工作在低脉冲重复频率模式中,通过使用方位解模糊算法来消除方位模糊。文献[9]利用空间自由度对全孔径信号进行空域滤波,从而消除信号的方位模糊;……
