一种稀疏Mosaic成像模式的实现方法及实现装置

本发明属于雷达系统模式设计领域，具体涉及一种稀疏mosaic成像模式的实现方法及实现装置。

背景技术：

1、作为现代对地遥感观测的重要技术工具，sar不受光照和气候条件限制，具有全天时、全天候、穿透能力强的特点。这些优点使星载sar在农业、林业、海洋、军事、地质灾害监测和地表高程测量等领域均有着巨大的应用潜力。

2、mosaic成像模式作为一种新的sar工作体制可以很好的满足现代星载sar大场景高分辨率成像能力的需求。在距离向上，它采用burst机制，与scan和tops模式类似，通过控制天线波束在不同子测绘带之间扫描，扩展了测绘带宽。在方位向上，通过控制天线扫描，降低了波束地面扫描速度，以提高方位向分辨率。

3、稀疏sar是的一种全新的sar体制、理论和方法。它可以通过稀疏降采样减少数据量，来降低对sar系统的要求，从而提升数据处理效率。此外，稀疏sar成像在提高系统性能具有巨大潜力，如对方位和距离采样率的要求更低、抑制旁瓣和杂波、模糊度更低等。

4、本发明将稀疏sar成像与mosaic模式相结合，降低了系统对脉冲重复频率的要求，进一步优化雷达系统性能，获取了更大的测绘带宽，从而实现高分辨率宽测绘带的目的。

技术实现思路

1、发明目的：本发明提供一种稀疏mosaic成像模式的实现方法及实现装置，目的是设计全新的稀疏mosaic成像模式，在不改变其他硬件设备参数的基础上，降低sar系统对脉冲重复频率的要求，进而提升测绘带宽，实现高分辨率宽测绘带对地观测，同时抑制mosaic成像模式因天线扫描而造成的方位模糊问题，使成像质量更稳定。

2、技术方案：本发明提供一种稀疏mosaic成像模式的实现方法，具体包括以下步骤：

3、(1)构建传统mosaic成像模式波位图；

4、(2)基于步骤(1)构建传统mosaic成像模式波位图，设计稀疏mosaic成像模式波位，并计算sar系统参数；

5、(3)构建稀疏mosaic成像模式天线方向图模型；

6、(4)根据步骤(2)设计的稀疏mosaic成像模式波位、sar系统参数和步骤(3)所设计的天线方向图模型，分析稀疏mosaic成像模式性能。

7、进一步地，所述步骤(1)实现过程如下：

8、为避免发射脉冲干扰，脉冲重复频率须满足以下条件：

9、

10、

11、

12、其中，rf和rn为测绘带斜距的最大值和最小值，c为光速，int(·)表示取其整数部分，frac(·)表示取其分数部分，tp为脉冲宽度，tg是为了保证数据有效记录的时间间隔，又称为保护窗宽度；

13、为避免星下点回波干扰，prf必须满足：

14、

15、

16、其中，h为卫星高度，n为脉冲号，n＝0表示期望脉冲，n为正整数时表示之前的干扰脉冲，n为负整数时表示之后的干扰脉冲；在避免发射脉冲和星下点回波干扰的情况下，绘制入射角与脉冲重复频率的关系作为波位图。

17、进一步地，所述步骤(2)实现过程如下：

18、以降采样比设为75％进行设计，天线尺寸不变，峰值发射功率不变，确保信噪比不受影响；根据雷达方程计算必要的雷达参数；包括中心入射角、距离向测绘带宽。

19、进一步地，步骤(3)所述稀疏mosaic成像模式天线方向图模型为：

20、

21、其中，g0为天线增益，为斜距平面内测得的与视线的夹角，θ0为波束宽度，vg为波束地面速度，t为方位向慢时间，r0为场景中心最近斜距，为转向角速率；根据时频关系，得到展宽后天线方向图的多普勒频率表达式：

22、

23、其中，ft为方位向频率。

24、进一步地，所述步骤(4)实现过程如下：

25、稀疏mosaic成像模式方位模糊随脉冲重复频率变化，方位模糊比为：

26、

27、其中，g(·)为阵列天线方向图，m为方位模糊的模糊区；

28、稀疏mosaic成像模式方位模糊随目标方位向位置变化：

29、

30、

31、其中，prfeff＝prf/a为等效方位向采样率，bp为方位向处理带宽，fdc(xpos)是与目标方位向位置相关的等效多普勒中心，xpos为目标的方位向位置，vf为波束足印的地面移动速度。

32、基于相同的发明构思，本发明还提出一种稀疏mosaic成像模式的实现装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被加载至处理器时实现上述的一种稀疏mosaic成像模式的实现方法。

33、有益效果：与现有技术相比，本发明的有益效果：1、稀疏mosaic成像模式在继承了传统mosaic成像模式高分辨能力基础上，进一步提高了测绘带宽；2、极大地抑制了天线方位向转动对方位模糊的影响，使图像质量更稳定。

技术特征：

1.一种稀疏mosaic成像模式的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种稀疏mosaic成像模式的实现方法，其特征在于，所述步骤(1)实现过程如下：

3.根据权利要求1所述的一种稀疏mosaic成像模式的实现方法，其特征在于，所述步骤(2)实现过程如下：

4.根据权利要求1所述的一种稀疏mosaic成像模式的实现方法，其特征在于，步骤(3)所述稀疏mosaic成像模式天线方向图模型为：

5.根据权利要求1所述的一种稀疏mosaic成像模式的实现方法，其特征在于，所述步骤(4)实现过程如下：

6.根据权利要求3所述的一种稀疏mosaic成像模式的实现方法，其特征在于，所述必要的雷达参数为中心入射角、距离向测绘带宽。

7.一种稀疏mosaic成像模式的实现装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被加载至处理器时实现根据权利要求1-6任一项所述的一种稀疏mosaic成像模式的实现方法。

技术总结
本发明公开了一种稀疏Mosaic成像模式的实现方法及实现装置，所述方法包括如下步骤：(1)构建稀疏Mosaic成像模式波位图；(2)设计稀疏Mosaic成像模式波位并计算系统参数；(3)构建稀疏Mosaic成像模式天线方向图模型；(4)稀疏Mosaic模式系统性能分析。本发明将稀疏SAR成像与Mosaic成像模式结合，降低了SAR系统对脉冲重复频率的要求，进而得到更大的测绘带宽，同时有效地抑制了天线方位向扫描对方位模糊的影响，提升重构图像质量。在保留了Mosaic成像模式高分辨率优点的同时，进一步提升了测绘带宽，实现高分辨率宽测绘带成像。

技术研发人员：毕辉,李国旭,宋宇凡,张晶晶,李凌宇,金哲凡
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14