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1、雷达成像的几个问题雷达成像的几个问题保保 铮铮西安电子科技大学西安电子科技大学雷达信号处理重点实验室雷达信号处理重点实验室2004.51 方位高分辨和合成阵列方位高分辨和合成阵列 机动目标的机动目标的ISAR成像成像 分布式星载分布式星载SAR2 分布式星载分布式星载SAR-1 概述概述分布式小卫星（星座，卫星编队）分布式小卫星（星座，卫星编队）星载星载SAR的任务（场景成像，高程测量，的任务（场景成像，高程测量，GMTI）单个卫星单个卫星SAR 大天线（避免多普勒、距离模糊）大天线（避免多普勒、距离模糊） 大功率大功率用分布式小卫星（可分当）用分布式小卫星（可分当）3需求：需求： 高程测量、
2、高程测量、GMTI需空间信息需空间信息（单通道（单通道多孔径）多孔径） 多孔径、长基线多孔径、长基线 场景多普勒去模糊场景多普勒去模糊 十米级十米级 GMTI 百米级百米级 高程测量、被动定位高程测量、被动定位 千米级千米级4HillHill方程的解方程的解自主飞行自主飞行星座构形基本上不需要动力星座构形基本上不需要动力5优点：优点： 多功能；多功能； 低成本（生产、发射）、批量化部署；低成本（生产、发射）、批量化部署； 灵活（生存能力强，可靠性高）。灵活（生存能力强，可靠性高）。问题：问题： 超大稀疏阵列（三维）；超大稀疏阵列（三维）； 柔性阵列；柔性阵列； 时统问题。时统问题。6-2 空间
3、阵列空间阵列设一发多收设一发多收等效自发自收等效自发自收7星座构形（坐标）星座构形（坐标）8-3 利用空间阵列解多普勒模糊利用空间阵列解多普勒模糊小卫星小卫星小天线（如小天线（如2121m m）多普勒模糊多普勒模糊如何利用空间阵列解模糊。如何利用空间阵列解模糊。形成横向窄波束（低副瓣）形成横向窄波束（低副瓣）方向图；方向图；考虑阵列、环境时变。考虑阵列、环境时变。虚拟中心虚拟中心以以fd0为例为例910 若高度有变化（若高度有变化（AB，R不变）对单星不变）对单星SAR无影无影响。响。 阵列则不一样阵列则不一样 A点时，点时，P1 , P2两天线相两天线相位相同。位相同。 而而B点时点时法平面
4、法平面太大太大11仍然得不到所需要方向图仍然得不到所需要方向图非非同一时刻（对固定目标等效）同一时刻（对固定目标等效） 若若：12用波数域分析（用波数域分析（FFTFFT）要用短时要用短时FFTFFT无局域性无局域性（自适应需要）（自适应需要）（DBSDBS） 对特定的地段（一定的时对特定的地段（一定的时间间隔）间间隔） 临界阵列长度临界阵列长度若若：所照所照区域长度区域长度：13Ky域（域（f fd d域）处理的意义域）处理的意义 对各卫星数据作对各卫星数据作DFT，用同用同一路一路fd输出作阵列输出。输出作阵列输出。 以以fd0为例为例 tm和和y的位置是离散的，不可的位置是离散的，不可能
5、列为一直线。能列为一直线。 实际上对一短时间间隔，一实际上对一短时间间隔，一路路fd输出（相当于输出（相当于DBS）对应一对应一段段y的长度。的长度。 可用可用VTr 一段内的阵列（非一段内的阵列（非同时）来处理。同时）来处理。同一同一fd(举例举例fd0)tm离散离散(m tm)fd也离散也离散1415解解多普勒模糊所需要的卫星数目多普勒模糊所需要的卫星数目直线星座最简单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）（完全重叠除外）可变重复频率可变重复频率16用用 表示卫星在航向方向的排列，令表示卫星在航向方向的排列，令由于模糊
6、，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1718F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 19噪声增益举例噪声增益举例 20调整重复频率使空间采样改变排列调整重复频率使空间采样改变排列 21用插值方法解多普勒模糊用插值方法解多普勒模糊多普勒模糊的产生多普勒模糊的产生采样率不够采样率不够多颗卫星，增加采样多颗卫星，增加采样非均匀非均匀均匀栅格均匀栅格插值插值噪声增益噪声增益非录取平面的处理与限制非录取平面的处理与限制22谢谢 谢谢 ！23长度为长度为 短阵列的波束零点在那里短阵列的波束零点在那里？24第一个盲点第一个盲点: :盲点波束宽
7、盲点波束宽: :25 可以证明，分离模糊信号的能力与移动可以证明，分离模糊信号的能力与移动可以证明，分离模糊信号的能力与移动可以证明，分离模糊信号的能力与移动 所得阵所得阵所得阵所得阵 列大小无关。列大小无关。列大小无关。列大小无关。可否加长阵列？可否加长阵列？ 同时减小。同时减小。同时减小。同时减小。 阵元移动阵元移动2627等效小等效小阵列（米）：阵列（米）： 0 0.5264 3.2722 2.7413 4.5289 1.0154 3.8865 2.2556 1.644428长阵列长阵列-短阵列的举例短阵列的举例以简单线阵为例（先将双站等效为单站）以简单线阵为例（先将双站等效为单站）以简
8、单线阵为例（先将双站等效为单站）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：设原阵列各孔径的相位位置为：设原阵列各孔径的相位位置为：设原阵列各孔径的相位位置为：0 0 0 0，35.147435.147435.147435.1474，45.274745.274745.274745.2747，290.3997290.3997290.3997290.3997，400.4002400.4002400.4002400.4002，590.5731590.5731590.5731590.5731，755.6674755.6674755.6674755.6674，860.7922860
9、.7922860.7922860.7922，955.8510955.8510955.8510955.8510mm 移位移位移位移位 用不同的用不同的用不同的用不同的 ，使使使使得位移压缩后的阵列得位移压缩后的阵列得位移压缩后的阵列得位移压缩后的阵列0 0 0 0，0.14740.14740.14740.1474，0.27470.27470.27470.2747，0.39970.39970.39970.3997，0.40020.40020.40020.4002，0.57310.57310.57310.5731，0.66740.66740.66740.6674，0.79220.79220.7922
10、0.7922，0.85100.85100.85100.8510mm 压缩后阵列长度不足压缩后阵列长度不足压缩后阵列长度不足压缩后阵列长度不足1 1 1 1mm，空域分辨太低，显然不能空域分辨太低，显然不能空域分辨太低，显然不能空域分辨太低，显然不能实现空域去模糊。只是换不同时刻的不起作用。实现空域去模糊。只是换不同时刻的不起作用。实现空域去模糊。只是换不同时刻的不起作用。实现空域去模糊。只是换不同时刻的不起作用。29 卫星位置改变有困难，但可微调节卫星位置改变有困难，但可微调节卫星位置改变有困难，但可微调节卫星位置改变有困难，但可微调节如如如如 ：1400140014001400Hz Hz Hz Hz -1431Hz-1431Hz-1431Hz-1431Hz压缩后的阵列为：压缩后的阵列为：压缩后的阵列为：压缩后的阵列为：0 0 0 0，0.90550.90550.90550.9055，1.24941.24941.24941.2494，1.78941.78941.78941.7894，4.17254.17254.17254.1725，3.56913.56913.56913.5691，2.34562.34562.34562.3456，4.74474.74474.74474.7447，1.96951.96951.96951.9695mm 30谢谢 谢谢 ！31
