一种实现回波压缩的频扫SAR信号生成方法

本发明属于高分宽幅星载合成孔径雷达，具体涉及一种实现回波压缩的频扫sar信号生成方法。

背景技术：

1、合成孔径雷达（synthetic aperture radar，sar）sar 是一种具有全天时、全天候、全球观测能力的微波成像系统，其可以获取地球以及其它行星的高分辨率地形地貌，被广泛应用于农业监测、地质勘察和灾害预防等多方面。

2、然而，传统星载sar的性能受限于最小天线面积约束，一方面，随着方位向分辨率提高，为了确保方位向信号不混叠，系统脉冲重复频率（pulse repetition frequency，prf）要随之增大；另一方面，随着距离向测绘幅宽的增大，回波接收时间势必增加，系统prf要随之减小。所以方位向分辨率与距离向测绘幅宽不能同时提高，其中一个指标的提高，将导致另一个指标的降低，这两者的矛盾构成了传统星载sar系统的测绘性能约束。除分辨率与测绘幅宽之间的约束外，prf还会直接影响到sar系统的接收信噪比与两维模糊指标，从而使得系统各性能间呈现相互制约的关系。因此，高分宽幅（high resolution wideswath, hrws）星载sar成为sar领域中比较重要的研究热点之一。

3、近年来，为突破方位分辨率和幅宽之间的矛盾，一些先进的技术被提出，例如方位多通道技术，空时多维编码技术等。进一步地，为突破宽幅成像和高天线增益之间的矛盾，距离向dbf(digital beamforming，dbf)技术被提出，使得sar系统的接收天线和距离幅宽解耦。距离向dbf技术通过在仰角方向配置多个数字接收通道接收回波，并对多路接收信号进行dbf处理，在保证高分宽幅前提下，可提高系统接收增益，进而提高系统的snr。然而，dbf技术的使用导致系统成本、复杂度成倍增加，巨大的计算量给数字硬件带来很大的负担，此外，各通道之间的幅相一致性也难以保证。鉴于上述原因，目前dbf技术并没有被实际应用到在轨的sar观测任务中。此外，多子脉冲技术，作为距离向扫描成像技术和dbf技术的结合，有望实现高性能sar，然而其仍然受限于两种技术所带来的问题和挑战。

4、近年来，有学者提出了一种先进的频率扫描（简称频扫）sar系统（frequency scansar, f-sar），其在距离向通过发射一个线性调频信号和频率扫描天线实现一个双程的窄波束扫描成像的工作模式。值得一提的是，由于波束先照射远端后照射近端，因此f-sar的一个重要性质是在不损失距离向幅宽的前提下，显著压缩回波窗长度（echo windowlength，ewl）。学者们进一步对f-sar系统性能和固有的系统参数空间进行了深入地讨论与分析，包括基于频率扫描实现回波窗压缩的优势，因而f-sar又被称为实现回波时间压缩的频扫sar（frequency scan for time-of-echo compression sar, f-stec sar）。由于f-stec sar采用频率相关的波束对测绘带按照从远到近的规律扫描，因此，传统的sar信号模型已经不能准确刻画其信号特征。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种实现回波压缩的频扫sar信号生成方法，对变化的中心频率和发射延迟两个重要特点进行了准确的数学建模。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一方面，本发明提供一种实现回波压缩的频扫sar信号生成方法，包括如下步骤：

4、步骤1、根据f-stec sar系统参数确定扫描参数，所述f-stec sar系统表示用于实现回波时间压缩的频扫sar系统；

5、步骤2、基于扫描参数获取回波信号的频率扫描模型和发射延迟模型；

6、步骤3、根据目标所处的下视角获取目标的频率扫描天线的双程方向图；

7、步骤4、结合频率扫描模型、发射延迟模型、频率扫描天线的双程方向图获取f-stec sar信号模型，并生成f-stec sar信号。

8、第二方面，本发明提供一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序；其中，当一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行使，使得所述一个或多个处理器实现前述的方法。

9、第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时能够使处理器实现前述的方法。

10、本发明的有益效果在于：

11、本发明在保证信号能够正确进行脉冲压缩情况下，通过解析表达式直接描述实现回波压缩的频扫sar信号的中心频率随着距离位置变化的重要性质，以及直接描述实现回波压缩的频扫sar信号的发射延迟，进而为回波时间压缩性质提供重要的理论基础。

技术特征：

1.一种实现回波压缩的频扫sar信号生成方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种实现回波压缩的频扫sar信号生成方法，其特征在于，所述步骤1包括：

3.根据权利要求2所述的一种实现回波压缩的频扫sar信号生成方法，其特征在于，所述步骤2包括：

4.根据权利要求3所述的一种实现回波压缩的频扫sar信号生成方法，其特征在于，所述步骤3包括：

5.根据权利要求4所述的一种实现回波压缩的频扫sar信号生成方法，其特征在于，所述步骤4包括：

6.一种电子设备，其特征在于，包括：

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时能够使处理器实现权利要求1-5任一项所述的一种实现回波压缩的频扫sar信号生成方法。

技术总结
本发明公开了一种实现回波压缩的频扫SAR信号生成方法，属于高分宽幅星载合成孔径雷达技术领域。所述方法包括步骤1、根据F‑STEC SAR系统参数确定扫描参数；步骤2、基于扫描参数获取回波信号的频率扫描模型和发射延迟模型；步骤3、根据目标下视角获取目标的频率扫描天线的双程方向图；步骤4、结合频率扫描模型、发射延迟模型、频率扫描天线的双程方向图获取F‑STEC SAR信号模型，并生成F‑STEC SAR信号。本发明通过解析表达式直接描述实现回波压缩的频扫SAR信号的中心频率随着距离位置变化的重要性质，以及直接描述实现回波压缩的频扫SAR信号的发射延迟，为回波时间压缩性质提供了重要的理论基础。

技术研发人员：李博,梁达,南一江,陆萍萍,张岩岩,王宇,杨天园
受保护的技术使用者：中国科学院空天信息创新研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23