本發(fā)明總體上涉及借助于合成孔徑雷達(dá)(SAR)的遠(yuǎn)程感測，具體地，涉及用于高分辨率條帶SAR成像的創(chuàng)新方法。

背景技術(shù)：
在圖1中示出了用于生成地球表面的SAR圖像的典型參考幾何。對此，希望強(qiáng)調(diào)下述事實(shí)：在圖1中(以及也在下文中將呈現(xiàn)和描述的后續(xù)圖中)，僅僅為了圖示和描述的方便和簡潔而并不喪失一般性，地球表面被(以及將被)示為“平坦的”。具體地，圖1示意性地示出了在假定為基本上恒定的高度h處(相對于地球表面)沿著飛行方向d移動(dòng)的合成孔徑雷達(dá)(為了描述的簡潔，下文中稱為SAR傳感器)10。如已知的，沿著通過所述SAR傳感器10(具體地，其通過SAR傳感器10的天線的相位中心)并且與地球表面和飛行方向d正交的天底方向z來測量SAR傳感器10的高度h。方便地，通過空中/空間平臺(為了簡化圖示，未在圖1中示出)(諸如，例如飛行器或無人駕駛飛行器(UAV)或衛(wèi)星)沿航程/軌道來輸送SAR傳感器10。飛行方向d的地面軌跡識別方位方向x，該方位方向x與所述飛行方向d平行并且與天底方向z正交，而與天底方向z和方位方向x正交的交叉跟蹤方向y與方位方向x一起標(biāo)識與地球表面相切的x-y平面。在使用中，借助于適當(dāng)?shù)奶炀€(為了簡化圖示而未在圖1中示出)，SAR傳感器10在采集方向sr上發(fā)送雷達(dá)脈沖并且接收相關(guān)聯(lián)的反向散射信號，該采集方向sr標(biāo)識傾斜范圍并且與天底方向z形成俯仰角(elevationangle)θ以及與飛行方向d(或者等同地，與方位方向x)形成偏離角(squintangle)該偏離角在圖1所示的采集幾何中等于90°。具體地，在圖1所示的SAR采集幾何與所謂的條帶模式有關(guān)，在條帶模式下，SAR傳感器10利用雷達(dá)脈沖來照射稱為測繪帶(swath)的地球表面的條帶，然后從其接收相關(guān)聯(lián)的反向散射信號，所述測繪帶原則上與方位方向x平行地延伸并且具有沿著交叉跟蹤方向y的給定寬度W。為了更加清楚，圖2示出了在x-y平面內(nèi)的條帶模式下的SAR采集的幾何，其中，可以觀察偏離角如何全都相同(特別地，在圖2所示的示例中，偏離角均是直角)。SAR技術(shù)可以被視為成熟的技術(shù)；實(shí)際上，當(dāng)前存在無數(shù)的描述SAR技術(shù)的特性和潛能的文章、手冊、專利和專利申請；在這點(diǎn)上，可以參考下述文獻(xiàn)：·JosefMittermayer等人的題為“BidirectionaLSARImagingMode”的文章，IEEETransactionsonGeoscienceandRemoteSensing，第51卷，第1號，2013年1月1日，601頁至614頁，其在下文中為了簡明描述而將被稱為Ref1并且描述了用于創(chuàng)建雙向SAR圖像的模式；·德國專利申請DE10319063A1，其在下文中為了簡明描述而將被稱為Ref2并且涉及具有用于生成多個(gè)SAR波束的多個(gè)天線元件的SAR天線方法和系統(tǒng)；·A.Currie等人的題為“Wide-swathSAR”的文章，IEEProceedingsofRadarandSignaLProcessing，第139卷，第2號，1992年4月1日，122頁至135頁，其在下文中為了簡明描述而將被稱為Ref3并且描述了用于加寬經(jīng)由SAR可觀測的測繪帶的各種方法；·Krieger等人的題為“AdvancedConceptsforHigh-ResolutionWide-SwathSARImaging”的文章，8thEuropeanConferenceonSyntheticApertureRadar，2010年6月7日，524頁至527頁，其在下文中為了簡明描述而將被稱為Ref4并且提出了與用于創(chuàng)建高分辨率寬測繪帶SAR圖像的多通道SAR系統(tǒng)有關(guān)的各種概念；·J.C.CurLander和R.N.McDonough的題為“SyntheticApertureRadar：SystemsandSignalProcessing”的書，WiLeySeriesinRemoteSensing，WiLey-Interscience，1991，其在下文中為了簡明描述而將被稱為Ref5并且是關(guān)于SAR系統(tǒng)的手冊；以及·G.Franceschetti和R.Lanari的題為“SyntheticApertureRADARProcessing”的書，CRCPress，1999年3月，其在下文中為了簡明描述而將被稱為Ref6并且是關(guān)于SAR系統(tǒng)的另一技術(shù)手冊。眾所周知，條帶模式下的SAR采集的方位分辨率是角孔徑(或者角度差-Δ角度)的函數(shù)，由SAR傳感器利用該角孔徑來觀測目標(biāo)；或者，等同地，方位分辨率也可以被看作與SAR傳感器的速度相關(guān)的時(shí)間差(Δ時(shí)間)的函數(shù)，利用該時(shí)間差來觀測目標(biāo)。特別地，可以通過以下等式來表示方位分辨率(對于進(jìn)一步的詳情，請參考Ref3，Ref5和Ref6)：其中，res表示方位分辨率，λ表示由SAR傳感器使用的波長，并且delta_angle表示角孔徑(或角度差-Δ角度)，SAR傳感器利用該角孔徑來觀測目標(biāo)。將角度假設(shè)為天線的3dB孔徑(單向)(＝0.8886λ/L，其中L表示沿著SAR傳感器的天線的方位方向的物理長度或等效長度)，可以得到通常與針對條帶模式的方位分辨率相關(guān)聯(lián)的約束，其等于L/2(對于進(jìn)一步的詳情，請參考Ref3，Ref5和Ref6)。當(dāng)前，非常寬的天線波束用于提高方位分辨率，這些是通過使用小尺寸或照射下的天線或者利用幅度和/或相位調(diào)制以例如減小等效尺寸來實(shí)現(xiàn)，或者通過使用所謂的聚束模式來實(shí)現(xiàn)，在圖3中示意性地示出該聚束模式的采集邏輯。具體地，如圖3所示，在聚束模式下的SAR采集邏輯設(shè)想了在SAR傳感器10的飛行運(yùn)動(dòng)期間使用對天線波束的連續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)操縱(steering)，以利用雷達(dá)脈沖來照射相同的關(guān)注區(qū)域、然后從該關(guān)注區(qū)域接收相關(guān)聯(lián)的反向散射信號，以此方式，增大了SAR傳感器10在所述關(guān)注區(qū)域上的持續(xù)時(shí)間并因此提高了方位分辨率。以上所述的兩種用于提高方位分辨率的方法均受一些缺陷的影響。特別地，非常寬的天線波束的使用需要使用非常高的發(fā)送功率，而聚束模式引入了對測繪帶的方位長度的限制。如在文獻(xiàn)中表明的那樣，存在對操作模式的參數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)的數(shù)學(xué)關(guān)系。特別地，方位采樣要求將發(fā)送/接收脈沖重復(fù)頻率(PRF)與波束的尺寸和SAR傳感器的速度關(guān)聯(lián)(對于進(jìn)一步的詳情，請參考Ref3，Ref5和Ref6)：其中，α是取決于期望模糊度的參數(shù)，v表示SAR傳感器的速度并且L表示沿著SAR傳感器的天線的方位方向的物理長度或等效長度。PRF的值限制了測量區(qū)域(測繪帶)在范圍上的擴(kuò)展(對于進(jìn)一步的詳情，請參考Ref3，Ref5和Ref6)：其中，ΔR表示測量區(qū)域(測繪帶)在范圍上的擴(kuò)展，τ表示所發(fā)送的脈沖的時(shí)間間隔(或持續(xù)時(shí)間)，并且c表示光的速度。為了最大程度地利用SAR系統(tǒng)的性能，除條帶模式和聚束模式之外，在使用SAR傳感器的數(shù)年內(nèi)已提出了各種其他技術(shù)，其可以分成三種主要模式：·突發(fā)模式；·空分模式；以及·角分模式。主要的突發(fā)模式是ScanSAR模式，其將時(shí)間分成同步突發(fā)(即，具有規(guī)則速率)。在每個(gè)突發(fā)內(nèi)以使得正確地對方位頻譜進(jìn)行采樣(對于進(jìn)一步的詳情，請參考Ref3，Ref5和Ref6)的方式、但針對更短的時(shí)間(并且因而更小的Δ角度)來獲取在天線的標(biāo)稱PRF處的場景部分。該時(shí)間劃分使得能夠在隨后的突發(fā)中沿其他方向切換波束以便增大測繪帶范圍。實(shí)際上，將“方位時(shí)間”分成Nb個(gè)突發(fā)并且在每個(gè)突發(fā)處獲取不同的條帶。該模式的最大禁忌在于，通過減小所獲取的Δ角度，方位分辨率降低。特別地，保證條帶中不存在“孔”的連續(xù)覆蓋的約束隱含了最佳方位分辨率不能小于(即，優(yōu)于)特定量(對于進(jìn)一步的詳情，請參考Ref3，Ref5和Ref6)；特別地得到下式：resScanSar≥(Nb+1)resStrip其中，resScanSar表示ScanSAR分辨率并且resStrip表示條帶參考分辨率(即，L/2)。TOPS模式(針對進(jìn)一步的詳情，請參考Ref4)也被算在突發(fā)模式內(nèi)；該模式利用了方位操縱性能并且需要與聚束模式的掃描方向相反的掃描方向，即，相當(dāng)于掃頻(sweep)而不是再定中心。也就是說，在每個(gè)突發(fā)中，初始方位操縱確保了SAR傳感器向后“看”、然后在突發(fā)的末尾指向前。不同于傳統(tǒng)的ScanSAR模式，這確保了每個(gè)目標(biāo)由整個(gè)天線方向圖照射并且這使得能夠?qū)椛漤憫?yīng)和方位模糊進(jìn)行均衡。如隨著規(guī)定的ScanSAR模式發(fā)生的那樣，同樣地，在TOPS模式(其也是突發(fā)模式)下，傳感器也總是以比條帶模式的典型Δ角度小的Δ角度(或Δ時(shí)間)來查看目標(biāo)?？梢姡鏢canSAR(即使相對于傳統(tǒng)ScanSAR具有不同的因素/約束)一樣，TOPS模式也允許以相對于條帶模式降低方位分辨率為代價(jià)來擴(kuò)展測繪帶范圍。在Ref4中總結(jié)了這些概念，其中，在引言中記載了：“示例是以受損的方位分辨率為代價(jià)來實(shí)現(xiàn)寬測繪帶的ScanSAR(或TOPS)模式以及以沿著衛(wèi)星軌跡的非連續(xù)成像為代價(jià)來允許提高的方位分辨率的聚束模式”。如先前所看到的，測繪帶寬的要求和分辨率高的要求是相互沖突的。一方面，低PRF優(yōu)選地具有“更多時(shí)間”來獲取交叉跟蹤高程面內(nèi)的寬場景，而另一方面，寬的天線波束優(yōu)選地提高了方位分辨率。然而，該后一特性會要求高PRF，從而與第一要求相反。為了克服這些問題，過去已提出了使用空分模式的技術(shù)，諸如，例如偏置相位中心(DPC)技術(shù)(對于進(jìn)一步的詳情，請參考Ref3和Ref4)，該技術(shù)要求使用多個(gè)接收天線。這可以通過使用多個(gè)SAR傳感器或者通過將單個(gè)天線分段并且使用多個(gè)接收系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)：發(fā)送寬波束(小的天線尺寸L)、然后利用沿著方位方向布置的M個(gè)天線(如發(fā)送中的天線一樣具有小尺寸)來同步地接收寬波束。多個(gè)接收元件的使用使得能夠具有更大數(shù)量的方位樣本并因此使用更低的物理PRF(對于進(jìn)一步的詳情，請參考Ref3和Ref4)。該技術(shù)的最大禁忌在于復(fù)雜性；實(shí)際上，該技術(shù)需要同步使用M個(gè)接收器和M個(gè)“小”天線(或者分成M個(gè)子塊的大天線)，并因此需要高發(fā)送功率以實(shí)現(xiàn)足夠的產(chǎn)品敏感性。此外，文獻(xiàn)指出了在與對知道M個(gè)相位中心的錯(cuò)誤的敏感度以及對模糊度的影響有關(guān)的算法級的一些關(guān)鍵區(qū)域。在文獻(xiàn)中存在試圖減少這些關(guān)鍵區(qū)域的一些變型，諸如高分辨率寬測繪帶(HRWS)技術(shù)，該技術(shù)還設(shè)想了俯仰角(elevation)上的分區(qū)以便在俯仰角上“跟隨”波束，從而提高指向性并因此提高了產(chǎn)品敏感性。使用角分模式的技術(shù)的目的與使用空分模式的技術(shù)的目的相似，但是通過在不同方向上進(jìn)行采樣來獲取另外的樣本。具體地，存在兩個(gè)主要邏輯：俯仰角的角分和方位的角分。俯仰角上的角分(對此，可以參考例如Ref4中描述的多俯仰角波束(MEB，MultipleelevationBeam)技術(shù))設(shè)想了利用多個(gè)天線/接收系統(tǒng)和單個(gè)發(fā)送器(具有寬的測繪帶)的同步采集或者更多的定向發(fā)送(對于進(jìn)一步的詳情，請參考Ref3和Ref4)。以此方式，在條帶模式下獲得具有標(biāo)稱方位分辨率(大約為L/2)的多個(gè)采集。為了減少范圍模糊的問題，文獻(xiàn)提出了在俯仰角上使各個(gè)波束偏斜。代替地，方位上的角分(對此，可以參考例如Ref3中描述的單相中心多波束(SPCMB))設(shè)想了經(jīng)由單個(gè)寬波束的發(fā)送以及經(jīng)由M個(gè)窄波束的同步接收。以此方式，獲得寬波束(提高了分辨率)，但是類似于聚束模式，單一接收通道正確地對不同的角部分進(jìn)行采樣。這些通道然后將在處理期間被重新組合以便獲得大M倍的合成Δ角度，因此提高了分辨率(對于進(jìn)一步的詳情，請參考Ref3和Ref4)。通常，在方位上的角分技術(shù)具有對于模糊度的多個(gè)關(guān)鍵區(qū)域；實(shí)際上，發(fā)送時(shí)的天線和接收時(shí)的單天線的側(cè)瓣(laterallobe)相互影響，從而提升了模糊度。此外，在該情況下，角分技術(shù)的最大禁忌在于復(fù)雜性；實(shí)際上，這些技術(shù)考慮同步使用M個(gè)接收器和M個(gè)“小”天線(或者分區(qū)成M個(gè)子塊的大天線)，并因此需要高發(fā)送功率以實(shí)現(xiàn)足夠的產(chǎn)品敏感性。在Ref4中很好地總結(jié)了空分概念和角分概念，Ref4在第2部分中記載了：“若干個(gè)提議通過將多通道雷達(dá)接收器與照射地面上的寬區(qū)域的小孔徑發(fā)送器組合來解決方位分辨率對寬測繪帶覆蓋的難題。示例是偏斜的多波束SAR…，偏置相位中心天線(DPCA)技術(shù)…，方陣SAR系統(tǒng)…，以及高分辨率寬測繪帶(HRWS)SAR系統(tǒng)”。雖然目的不同，但是雙向SAR成像模式(BiDi—對于進(jìn)一步的詳情，請參考Ref1)也應(yīng)當(dāng)看作角分技術(shù)。通過利用相位陣列天線的方位柵瓣或在不同時(shí)間工作，該模式同步獲取兩個(gè)不同的圖像：一個(gè)圖像關(guān)于前面的場景，而另一圖像關(guān)于后面的場景。方位角差是時(shí)間差的等同概念，即，在不同時(shí)間看到的相同場景，并因此可以通過比較圖像來識別場景中的移動(dòng)對象。重要的是，強(qiáng)調(diào)該技術(shù)期望在方位上以角度分開的兩個(gè)采集，即，不可以組合兩個(gè)通道的數(shù)據(jù)以重構(gòu)分辨率更高的圖像。在Ref1的結(jié)論中，記載了：“BiDi短期序列可以用于改變和速度檢測?！谒俣葴y量方面的BiDi成像模式的可能性是未來研究工作的主題。BiDi的其他可能應(yīng)用包括通過利用間隔寬的多普勒頻譜對沿軌道偏置的高準(zhǔn)確性測量”。最后，雖然可以利用不同類型的天線來開發(fā)SAR技術(shù)，但是提供最大使用靈活性的SAR技術(shù)是所謂的“相位陣列”類型，其使得能夠快速地切換采集方向?？梢允褂闷渌愋偷奶炀€，諸如Ref2中描述的天線。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種條帶SAR成像方法，該條帶SAR成像方法使得能夠?qū)崿F(xiàn)相對于利用當(dāng)前的條帶類型的SAR采集技術(shù)可獲得的方位分辨率更好的方位分辨率，并且不受前述缺陷的影響。上述目的通過本發(fā)明來實(shí)現(xiàn)，只要在涉及如在所附權(quán)利要求中所定義的SAR成像方法和SAR系統(tǒng)的范圍內(nèi)。具體地，根據(jù)本發(fā)明的SAR成像方法包括：借助于合成孔徑雷達(dá)來對地球表面的區(qū)域執(zhí)行條帶模式下的N個(gè)SAR采集，該合成孔徑雷達(dá)通過空中平臺或衛(wèi)星平臺來運(yùn)輸，并且包括單個(gè)非分區(qū)天線和耦合至所述單個(gè)非分區(qū)天線的單個(gè)接收器，其中，N是大于一的整數(shù)。使用相對于合成孔徑雷達(dá)的天底的同一預(yù)定仰角來執(zhí)行條帶模式下的所有N個(gè)SAR采集，使得條帶模式下的所述N個(gè)SAR采集均與地球表面的同一特定測繪帶有關(guān)。使用相對于合成孔徑雷達(dá)的飛行方向的相應(yīng)偏離角來執(zhí)行條帶模式下的每個(gè)SAR采集，其中，所述相應(yīng)偏離角與用于執(zhí)行條帶模式下的其他N-1個(gè)SAR采集的偏離角不同。此外，所執(zhí)行的條帶模式下的每個(gè)SAR采集包括下述的相應(yīng)雷達(dá)發(fā)送和接收操作：·該相應(yīng)雷達(dá)發(fā)送和接收操作單獨(dú)地或成組地與所執(zhí)行的條帶模式下的其他N-1個(gè)SAR采集的單個(gè)雷達(dá)發(fā)送和接收操作或成組的雷達(dá)發(fā)送和接收操作在時(shí)間上交錯(cuò)；以及·該相應(yīng)雷達(dá)發(fā)送和接收操作包括：在由預(yù)定俯仰角和用于所述條帶模式下的SAR采集的相應(yīng)偏離角定義的相應(yīng)采集方向上發(fā)送和接收相應(yīng)雷達(dá)波束，從而導(dǎo)致所述相應(yīng)采集方向彼此平行并且不與所執(zhí)行的條帶模式下的其他N-1個(gè)SAR采集的采集方向平行；特別地，在兩個(gè)緊接連續(xù)的時(shí)刻處所執(zhí)行的并且與條帶模式下的兩個(gè)不同的SAR采集相關(guān)的兩次雷達(dá)發(fā)送和接收操作中所發(fā)送和接收的雷達(dá)波束沿著方位連續(xù)，從而相對于經(jīng)由所執(zhí)行的條帶模式下的N個(gè)SAR采集中的任何單個(gè)SAR采集能夠獲得的合并時(shí)間(integrationtime)增加了合并時(shí)間。最后，根據(jù)本發(fā)明的SAR成像方法還包括：基于所執(zhí)行的條帶模式下的所有N個(gè)SAR采集來生成特定測繪帶的區(qū)域的SAR圖像，所述SAR圖像具有相對于標(biāo)稱條帶方位分辨率增強(qiáng)了高達(dá)N倍的方位分辨率，該標(biāo)稱條帶方位分辨率等于合成孔徑雷達(dá)的單個(gè)非分區(qū)天線的沿著方位方向的物理長度或等效長度的一半。附圖說明為了更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)在將參照附圖(不按比例)來描述通過非限制性示例提供的一些優(yōu)選實(shí)施例，在附圖中：·圖1和圖2示意性地示出了針對條帶模式下的SAR圖像的典型采集幾何；·圖3示意性示出了針對聚束模式下的SAR圖像的典型采集幾何；·圖4和圖5示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第一方面的用于條帶模式下的SAR采集的邏輯的示例；·圖6示意性地示出了通過處理使用圖4和圖5中的用于條帶模式下的SAR采集的邏輯而獲取的數(shù)據(jù)的方法；·圖7和圖8示出了申請人為了驗(yàn)證根據(jù)本發(fā)明的所述第一方面的條帶模式下的SAR采集的技術(shù)而執(zhí)行的模擬的結(jié)果；·圖9和圖10示意性地示出了在執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的第二方面的條帶模式下的SAR采集的技術(shù)時(shí)應(yīng)用第一采集策略的效果；以及·圖11和圖12示意性地示出了在執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的第二方面的條帶模式下的SAR采集的技術(shù)時(shí)應(yīng)用第二采集策略的效果。具體實(shí)施方式提供以下描述以使得本領(lǐng)域中的專家能夠?qū)嵤┎⑹褂帽景l(fā)明。對所示的實(shí)施例的各種修改對專家而言是顯而易見的，并且在不背離本發(fā)明的保護(hù)范圍的情況下下，本文中描述的一般原理可以應(yīng)用于其他實(shí)施例和應(yīng)用。因此，并非意在將本發(fā)明僅僅限制于本文中所描述和示出的實(shí)施例，而是本發(fā)明應(yīng)當(dāng)符合與在本文中公開并且在所附權(quán)利要求中限定的原理和特征一致的最寬范圍。本發(fā)明源自申請人的以非常規(guī)方式來利用SAR傳感器中所使用的天線的操縱性能的洞察力。然后，申請人想到了多波束和多時(shí)相SAR采集技術(shù)，該技術(shù)利用SAR傳感器在分時(shí)方面的發(fā)送和接收特性。特別地，本發(fā)明所基于的構(gòu)思是將條帶模式下的SAR采集分成條帶模式下的N個(gè)元素采集(其中，N>1)，并且將它們組合以獲得方位分辨率比利用傳統(tǒng)的條帶SAR采集技術(shù)獲得的方位分辨率好N倍的SAR圖像。具體地，本發(fā)明的第一方面涉及執(zhí)行以脈沖重復(fù)間隔(PRI)水平而交錯(cuò)的若干個(gè)SAR采集，特別是天線的方位采集方向(即，所使用的偏離角)以PRI水平改變的SAR采集，其中該脈沖重復(fù)間隔表示兩個(gè)連續(xù)發(fā)送的脈沖之間的時(shí)間。詳細(xì)地，通過使用增大的脈沖重復(fù)頻率PRF(其中，PRF＝1/PRI)，可以獲得分別具有與天線的尺寸兼容的PRF的N個(gè)條帶采集(以此方式，方位模糊度值不改變)，以使所使用的各種偏離角的總和可以合成具有更大波束的天線(高達(dá)N倍)。通過合并N個(gè)偏離角并且補(bǔ)償幅度調(diào)制，可以獲得具有改善了N倍的方位分辨率的SAR圖像(即，相對于L/2的標(biāo)稱條帶模式分辨率而小了N倍)。與聚束模式不同，在不“跟隨”預(yù)定區(qū)域的情況下改變天線的方位采集方向，因此，不引入關(guān)于測繪帶的方位尺寸(azimuthsize)的約束。所使用的PRF比所考慮的天線的自然標(biāo)稱PRF大N倍，也就是說，所使用的PRF具有在小N倍的天線上所采用的PRF的相同值(即，利用傳統(tǒng)技術(shù)獲得相同方位分辨率所需的尺寸)。優(yōu)點(diǎn)是：較大的天線使得能夠?qū)崿F(xiàn)對于相同發(fā)送功率而言顯著更高的敏感度性能、或者針對相同的性能來使用顯著更少的發(fā)送功率。另外，由于天線較大，所以顯著減少了(通過將發(fā)送功率除以天線的表面而獲得的)發(fā)送中的功率密度。使用物理上較大的天線的事實(shí)還使得系統(tǒng)更加靈活，這是因?yàn)橄到y(tǒng)與較低的PRF模式兼容并因此與在較低分辨率下的SPOT/STRIP/SCAN采集兼容，但與顯著更好的(即，顯著較大的)測繪帶兼容。雖然可以在通用整數(shù)大于一的情況下使用根據(jù)本發(fā)明的上述第一方面的條帶模式下的SAR采集的技術(shù)，但是在下文中，為了簡明描述并且不喪失一般性，將針對N＝2來示出示例，應(yīng)當(dāng)理解的是，在下文中所說明的關(guān)于情況N＝2的概念還適用于在大于一的通用整數(shù)N的情況下已作的必要變更。為了更好地理解本發(fā)明的第一方面，圖4和圖5示意性地示出了在N＝2的情況下根據(jù)本發(fā)明的所述第一方面的條帶模式下的SAR采集的邏輯的示例。特別地，圖4(其中所使用的笛卡爾參考系基本上對應(yīng)于先前針對圖1至圖3所引入的參考系)在x-y平面內(nèi)示出了下述SAR傳感器20：·SAR傳感器20配備有單個(gè)非分區(qū)天線(為了簡化圖示而未在圖4中示出)，該單個(gè)非分區(qū)天線耦合至單個(gè)接收器(為了簡化圖示而未在圖4中示出)并且與給定的標(biāo)稱脈沖重復(fù)頻率PRFnom相關(guān)聯(lián)；以及·SAR傳感器20通過空中/空間平臺(為了簡化圖示而未在圖4中示出)(諸如，例如飛行器、UAV、直升飛機(jī)或衛(wèi)星)沿著飛行方向d沿航程/軌道輸送。在圖4中所示的示例中，在操作脈沖重復(fù)頻率PRFOP為天線的標(biāo)稱脈沖重復(fù)頻率的兩倍(即，PRFOP＝2PRFnom)的情況下使用SAR傳感器20，以按時(shí)間距離PRIOP＝1/(2PRFnom)來發(fā)送連續(xù)脈沖。特別地，如圖4所示，SAR傳感器20用于：·在第一時(shí)刻t1處，沿著第一偏離角在相對于方位方向x(即，相對于飛行方向d)所定向的第一采集方向sr1上發(fā)送和接收第一雷達(dá)波束；以及·在第二時(shí)刻t2處(其中，t2-t1＝PRIOP)，沿著與偏離角不同的第二偏離角在相對于方位方向x(即，相對于飛行方向d)所定向的第二采集方向sr2上發(fā)送和接收第二雷達(dá)波束。詳細(xì)地，SAR傳感器20：·在第一時(shí)刻t1處，執(zhí)行第一SAR后向采集(即，其中，)；以及·在第二時(shí)刻t2處，執(zhí)行第二SAR前向采集(即，其中，)。如圖4所示，在兩個(gè)采集方向sr1和sr2上所發(fā)送和接收的兩個(gè)雷達(dá)波束沿著方位連續(xù)，以此方式使得能夠相對于針對給定天線的傳統(tǒng)條帶技術(shù)的合并時(shí)間而增加合并時(shí)間(具體地，加倍)。圖4所示的兩個(gè)SAR采集表示圖5中所示的條帶模式下的總SAR采集的元素采集，其中，可以看出，如何在以PRI水平進(jìn)行交錯(cuò)的情況下(也就是說，通過始終使后向SAR采集與前向SAR采集交替，即，通過交替使用第一偏離角和使用第二偏離角)執(zhí)行一系列后向SAR采集(為了簡明描述而在下文中也稱為奇采集(oddacquisition))和一系列前向SAR采集(為了簡明描述而在下文中也稱為偶采集(evenacquisition))。如先前所提及的，在緊接連續(xù)的時(shí)刻處執(zhí)行的奇采集和偶采集的雷達(dá)波束沿著方位連續(xù)，以相對于經(jīng)由針對給定天線的傳統(tǒng)條帶技術(shù)能夠獲得的合并時(shí)間而增加了合并時(shí)間(特別地，增大至兩倍)。換言之，雷達(dá)波束的方位寬度和偏離角的變化是為了保證雷達(dá)波束的方位連續(xù)性并因此保證合并時(shí)間的增加(特別地，加倍)。在圖6示出了表示對使用圖5所示的條帶模式下的SAR采集的技術(shù)所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的方法。特別地，如圖6所示，所述處理方法包括：·將快速傅里葉變換(FFT)應(yīng)用于從奇采集獲得的原始數(shù)據(jù)(塊61)和從偶采集獲得的原始數(shù)據(jù)(塊62)，以分別獲得第一原始頻譜和第二原始頻譜；·基于從奇采集和偶采集獲得的原始數(shù)據(jù)并且方便地也基于天線的標(biāo)稱指向值來估計(jì)多普勒質(zhì)心的值(塊63)；·基于所估計(jì)的多普勒質(zhì)心的值和天線的標(biāo)稱指向值來執(zhí)行對第一原始頻譜(塊64)和第二原始頻譜(塊65)的濾波和頻率校準(zhǔn)(frequencyalignment)，以分別獲得在頻率上準(zhǔn)確定位的第一頻譜和在頻率上準(zhǔn)確定位的第二頻譜；·將幅度調(diào)制的均衡應(yīng)用于在頻率上準(zhǔn)確定位的第一頻譜(塊66)和在頻率上準(zhǔn)確定位的第二頻譜(塊67)，以分別獲得第一均衡頻譜和第二均衡頻譜；·對第一均衡頻譜與第二均衡頻譜進(jìn)行頻率組合(塊68)，以獲得尺寸為第一原始頻譜和第二原始頻譜的尺寸的兩倍的最終頻譜；以及·基于最終頻譜來形成SAR圖像(塊69)，所述SAR圖像的方位分辨率為基于僅從奇采集獲得的原始數(shù)據(jù)或僅從偶采集獲得的原始數(shù)據(jù)而形成的SAR圖像的方位分辨率的一半(即，優(yōu)于兩倍)。重要的是強(qiáng)調(diào)下述事實(shí)：利用所提出的技術(shù)，可以經(jīng)由與天線的指向的變化關(guān)聯(lián)的標(biāo)稱值來將奇采集和偶采集的多普勒質(zhì)心的值相關(guān)聯(lián)，并因此改進(jìn)了多普勒質(zhì)心的估計(jì)。為了更好地理解根據(jù)本發(fā)明的第一方面的條帶模式下的SAR采集的技術(shù)的特性和潛能，假定利用由衛(wèi)星攜載的且具有5.6米的長度的平面天線在X帶中的操作(并且總是在N＝2的情況下)，圖7和圖8示出了由申請人執(zhí)行的模擬的結(jié)果。特別地，圖7示出了關(guān)于單個(gè)目標(biāo)的響應(yīng)的雙向模式的強(qiáng)度。如可以從圖7中的圖中推斷，根據(jù)發(fā)明的第一方面的條帶模式下的SAR采集的技術(shù)使得能夠使SAR傳感器在目標(biāo)上的持續(xù)時(shí)間加倍(即，使合并時(shí)間加倍)(在一般情況下乘以因子N)，并因此使分辨率減半(或者在一般情況下除以因子N)(即，將分辨率提高N倍)。圖8示出了通過模擬間隔2.8米(即，天線尺寸的一半)的兩個(gè)目標(biāo)的存在而獲得的方位響應(yīng)。在圖8的曲線圖中，由于所實(shí)現(xiàn)的分辨率顯著小于(大約為天線尺寸的一半或大約為天線尺寸的四分之一)傳統(tǒng)技術(shù)所考慮的值(大約為天線的物理長度或等效長度的一半)，因此兩個(gè)目標(biāo)截然不同。眾所周知，描述SAR圖像的敏感度特性的參數(shù)、從其得到天線的特性以及原理雷達(dá)參數(shù)(諸如發(fā)送功率)的參數(shù)是NESZ(噪聲等效散射系數(shù)(NoiseEquivalentSigmaZero))，針對NESE，以下比例定理成立：其中：·GT表示發(fā)送時(shí)的天線增益，·GR表示接收時(shí)的天線增益，·LP表示由于天線的非理想方向圖的合并而引起的損耗，以及·PT表示發(fā)送功率。如前所述，根據(jù)本發(fā)明的第一方面的SAR采集的方法使得能夠?qū)崿F(xiàn)相對于利用傳統(tǒng)技術(shù)能夠獲得的方位分辨率更好(高達(dá)N倍)的針對條帶模式下的采集的方位分辨率(大約為天線的物理長度或等效長度的一半)。現(xiàn)在將在敏感度方面對兩個(gè)系統(tǒng)之間的差異進(jìn)行分析，這兩個(gè)系統(tǒng)具有相同分辨率，但是其中一個(gè)系統(tǒng)使用基于使用具有物理長度或等效長度L的一半的長度的天線的傳統(tǒng)技術(shù)，而另一系統(tǒng)使用根據(jù)本發(fā)明的第一方面的創(chuàng)新技術(shù)并且基于長了N倍(也就是說，具有N×L的長度)的天線的使用。長了N倍的天線在發(fā)送和接收時(shí)都導(dǎo)致了增益的N倍增大。如前所述，在處理中所使用的PRF小了N倍，即，使用小了N倍的多個(gè)樣本來聚焦單個(gè)目標(biāo)。由于會切點(diǎn)的存在(對此，可以參照例如圖7)，相對于傳統(tǒng)情況，合并可能稍微較高。然而，取決于天線波束的形狀和N的值的該值并不非常大?？偨Y(jié)得到：其中，NESZinv表示與根據(jù)本發(fā)明的第一方面的技術(shù)相關(guān)聯(lián)的NESZ，并且NESZtrad表示與傳統(tǒng)條帶技術(shù)相關(guān)聯(lián)的NESZ。因此，利用根據(jù)本發(fā)明的第一方面的技術(shù)，存在產(chǎn)品敏感性的相當(dāng)大的增加，即，可以檢測強(qiáng)度小了N倍的信號。因此，根據(jù)本發(fā)明的第一方面的所述技術(shù)還可以用于減小發(fā)送功率，并因此降低技術(shù)復(fù)雜度。下表1總結(jié)了根據(jù)本發(fā)明的第一方面的技術(shù)相對于傳統(tǒng)技術(shù)針對在方位分辨率方面的相同性能的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。表1為了更突出通過使用根據(jù)本發(fā)明的第一方面的技術(shù)獲得的相對于傳統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，在下面的表2和表3中列出了針對相同產(chǎn)品性能和俯仰角上的相同大小的比較。特別地，已通過由申請人假定如下衛(wèi)星應(yīng)用獲得了以下在表2中所示的數(shù)據(jù)：其中，衛(wèi)星高度為大約619Km，天線尺寸在大約1.5m的范圍內(nèi)，分辨率為1m×1m，測繪帶寬度大于10Km(根據(jù)俯仰角，在13Km與15Km之間)，NESZ為大約-24dBm2/m2以及PRF在9300Hz與10500Hz之間的范圍內(nèi)。表2此外，已通過由申請者假定下述衛(wèi)星應(yīng)用而獲得了以下在表3中所示的數(shù)據(jù)：其中，衛(wèi)星高度為大約619Km，天線尺寸在大約1.5m的范圍內(nèi)，分辨率為1.5m×1.5m，測繪帶寬度為大約20Km，NESZ為大約-24dBm2/m2，以及PRF在6200Hz與7000Hz之間的范圍內(nèi)。表3如可以從在前述表中所示的數(shù)據(jù)中推斷，根據(jù)本發(fā)明的第一方面的技術(shù)使得能夠產(chǎn)生或者在任何情況下利用具有度量分辨率的條帶產(chǎn)品來顯著減少SAR系統(tǒng)的關(guān)鍵區(qū)域，并且增加了可以利用已設(shè)計(jì)的/操作的SAR系統(tǒng)來獲得的產(chǎn)品的類型。如目前已描述的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面的技術(shù)使得能夠同步獲取N個(gè)條帶圖像。特別地，根據(jù)本發(fā)明的所述第一方面，這些圖像是利用不同的偏離角以增大方位分辨率來獲得的。為了不改變圖像品質(zhì)參數(shù)，與根據(jù)本發(fā)明的第一方面的技術(shù)一起使用的PRF比天線的自然PRF大。通過增大PRF，可以獲得的測繪帶范圍更小。因此，本發(fā)明的第二方面與下述的條帶模式下的SAR采集技術(shù)有關(guān)，該技術(shù)不使用增大的PRF，或者在任何情況下不使用增大了N倍的PRF，以控制對產(chǎn)品的效果并且管理所引起的劣化。特別地，本發(fā)明的所述第二方面涉及不以PRI水平進(jìn)行交錯(cuò)的所謂的突發(fā)模式條帶技術(shù)，即，其中，不通過以PRI水平改變天線的方位采集方向，而是通過以PRI塊改變天線的方位采集方向，來執(zhí)行N個(gè)條帶采集。具體地，本發(fā)明的第二方面涉及下述的突發(fā)模式條帶技術(shù)：其中，在不增大PRF的情況下通過在PRI塊中改變天線的方位采集方向(即，所使用的偏離角)來執(zhí)行N次條帶采集。根據(jù)本發(fā)明的第二方面的具有偏離角的變化和未增大的PRF的突發(fā)模式條帶技術(shù)使得能夠?qū)⒎轿环直媛侍岣逳倍，而不使測繪帶范圍劣化，也就是說，不改變測繪帶范圍的尺寸。特別地，該技術(shù)使得能夠?qū)崿F(xiàn)比所使用的天線的物理長度或等效長度的一半小N倍的方位分辨率(即，相對于傳統(tǒng)條帶技術(shù)的方位分辨率好N倍的方位分辨率)。為了將采集分成兩次(在一般情況下的N次)并且假定使用所使用的天線的自然標(biāo)稱PRF，在采集方案中引入了“孔”。如果這些孔不具有周期性特性，則效果將是所有側(cè)瓣的分布式提高，即ISLR(綜合旁瓣比)參數(shù)劣化，而不是PSLR(峰值旁瓣比)劣化。反之亦然，通過使用針對兩種(在一般情況下為N種)類型的采集的周期性執(zhí)行模式，產(chǎn)生了在已知位置的成對回波。根據(jù)需求，可以選擇各種解決方案，然后在采集邏輯中應(yīng)用給定模式。由于將對更低數(shù)量的樣本進(jìn)行合并，所以產(chǎn)品將具有受損的NESZ參數(shù)。作為示例，圖9和圖10示出了利用根據(jù)本發(fā)明的第二方面的具有未增大的PRF的突發(fā)模式條帶技術(shù)來應(yīng)用N種類型的采集的周期性執(zhí)行模式的效果，而圖11和圖12示出了利用根據(jù)本發(fā)明的第二方面的具有未增大的PRF的突發(fā)模式條帶技術(shù)來應(yīng)用N種類型的采集的隨機(jī)執(zhí)行模式的效果。相對于根據(jù)本發(fā)明的第一方面的技術(shù)，根據(jù)第二方面的技術(shù)引入了較少的技術(shù)約束，因?yàn)樘炀€波束的切換以相當(dāng)?shù)偷念l率發(fā)生。簡要地總結(jié)，本發(fā)明涉及：·使用增大了N倍的PRF并且以PRI水平而交錯(cuò)使用N個(gè)不同偏離角以將方位分辨率提高N倍，即，以獲得具有相對于條帶模式的標(biāo)稱方位分辨率的數(shù)值(條帶模式的標(biāo)稱方位分辨率的所述數(shù)值，如之前所說明的，等于L/2，其中L表示沿著所使用的SAR天線的方位方向的物理長度或等效長度)小了N倍的數(shù)值的方位分辨率；以及·使用未增大的PRF并且突發(fā)使用N個(gè)不同偏離角以將方位分辨率提高N倍，即，以獲得具有相對于條帶模式的標(biāo)稱方位分辨率的數(shù)值(即，L/2)小了N倍的數(shù)值的方位分辨率?？傊景l(fā)明利用了多波束采集邏輯，該多波束采集邏輯使得能夠?qū)崿F(xiàn)具有與聚束模式的分辨率相當(dāng)?shù)臉O限分辨率的條帶采集，從而克服了對與天線波束的寬度關(guān)聯(lián)的方位分辨率的約束。本發(fā)明還使得能夠以更高效的方式管理所輻射的能量，從而減少確保針對產(chǎn)品所設(shè)立的敏感度值所需的功率(減少發(fā)送時(shí)的功率和發(fā)送時(shí)的功率密度)。因此，本發(fā)明不僅增大了針對已產(chǎn)生的系統(tǒng)的產(chǎn)品的范圍，而且尤其是產(chǎn)生了用于設(shè)計(jì)新SAR系統(tǒng)的新方法。最后，在已將本發(fā)明與傳統(tǒng)的聚束模式和條帶模式進(jìn)行比較之后，現(xiàn)在還將描述與先前所描述的高分辨率寬測繪帶SAR圖像生成的已知技術(shù)的主要差異。具體地，不同于本發(fā)明，突發(fā)技術(shù)(例如，ScanSAR和TOPS)設(shè)想了降低方位分辨率以增大測繪帶范圍。不同于利用單個(gè)接收通道(即，利用單個(gè)接收器)起作用的本發(fā)明，空分技術(shù)(例如，DPC和HRWS)和角分技術(shù)(例如，MEB和SPCMB)設(shè)想了使用用于同步接收的M個(gè)系統(tǒng)并且還設(shè)想了使用小天線(通常，天線被分成M個(gè)更小的天線)。在Ref1中描述的BiDi模式具有與移動(dòng)目標(biāo)識別(MTI)不同的目的，并因此不具有提高方位分辨率的目的。此外，采集幾何與本發(fā)明的采集幾何不同，并且波束缺乏方位連續(xù)性。對此，應(yīng)當(dāng)注意的是，如在IIIC部分和IIID部分中明確描述并且在Ref1的圖11中清楚示出，用于前向采集和后向采集的雷達(dá)波束(在上述的IIIC部分和IIID部分中所描述并且在上述Ref1的圖11中示出的特定BiDi模式下)在方位上是間隔開的，而根據(jù)本發(fā)明，它們是連續(xù)的。在確認(rèn)以上所述時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意的是，Ref1的圖11中所示的合并時(shí)間是離散的而不是連續(xù)的。因此，由于波束沿著方位不連續(xù)并因此合并時(shí)間也不連續(xù)，所以不可以對更大的孔徑進(jìn)行合成，即，不可以獲得更長的合并時(shí)間(如在本發(fā)明中發(fā)生的；例如，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，合并時(shí)間增大了N倍)，因此，不可以提高方位分辨率。特別地，Ref1的圖11中所示的前向采集和后向采集均用來生成具有條帶模式的方位的最大標(biāo)稱分辨率(即，L/2)的相應(yīng)SAR圖像，但是不能如在本發(fā)明中發(fā)生的用于(因?yàn)椴ㄊ胤轿徊贿B續(xù)，并且因此，合并時(shí)間也不連續(xù))生成具有提高的方位分辨率(即，具有小于L/2的分辨率)的單個(gè)SAR圖像。通過BiDi模式的終端應(yīng)用來確定前述考慮。實(shí)際上，在Ref1中描述的BiDi模式的應(yīng)用僅是用于測量目標(biāo)/場景移動(dòng)的速度的MTI類型的，并且不考慮如在本發(fā)明中所設(shè)想的在條帶模式下所獲取的SAR圖像的方位分辨率的增大。此外，還應(yīng)當(dāng)注意的是，Ref2具有天線級實(shí)現(xiàn)邏輯并且不像本發(fā)明那樣具有采集邏輯。另外，如可以從Ref2的圖3中推斷的，相對于天線的測繪帶，采集以相當(dāng)大的空間間隔開并且具有重復(fù)性特性。突發(fā)不保證對具有天線的自然頻率(PRF)的方位角頻譜的連續(xù)采樣，即，在關(guān)于相同測繪帶的突發(fā)中不存在時(shí)間連續(xù)性，因此，不同于本發(fā)明所設(shè)想的方位分辨率，可實(shí)現(xiàn)的最佳方位分辨率比條帶模式的標(biāo)稱方位分辨率(即，L/2)差。特別地，Ref2的圖3中所示的幾何是ScanSAR模式的典型幾何。最后，還應(yīng)當(dāng)注意的是，Ref3的第5部分提出了ScanSAR模式，即，獲取具有在時(shí)間上不連續(xù)的突發(fā)的多個(gè)子測繪帶范圍。突發(fā)是順序性的并且相對于條帶模式下可獲得的那些突發(fā)具有較短的持續(xù)時(shí)間，因此，與本發(fā)明所設(shè)想的相反，參照條帶模式的標(biāo)稱分辨率(即，L/2)存在方位分辨率的降低。此外，Ref3的圖10未示出采集邏輯，而僅描述了可以根據(jù)場景的距離來選擇的PRF值。特別地，根據(jù)Ref3的圖10中所示，在范圍內(nèi)的各個(gè)區(qū)域上設(shè)想了同步突發(fā)，從而迫使方位分辨率劣化?？傊?，清楚的是，可以在不背離如所附權(quán)利要求中所限定的本發(fā)明的范圍的情況下將各種修改應(yīng)用于本發(fā)明。