本發(fā)明涉及雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種合成孔徑雷達(dá)成像方法及裝置。

背景技術(shù)：

合成孔徑雷達(dá)(syntheticapertureradar，sar)衛(wèi)星是將sar搭載到衛(wèi)星上，進(jìn)行對(duì)地觀測(cè)，由于采用微波成像技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)全天時(shí)、全天候觀測(cè)，是重要的對(duì)地觀測(cè)手段。

滑動(dòng)聚束是sar衛(wèi)星的一種成像模式，該模式利用方位向波束正向掃描，減慢波束足印地面移動(dòng)速度，實(shí)現(xiàn)高分辨率成像。滑動(dòng)聚束模式的方位向分辨率，主要由天線方位向波束的掃描速度和最大掃描角度決定。

方位向波束掃描有兩種可能的實(shí)現(xiàn)方式，分別為電掃描和機(jī)械掃描。二者都能實(shí)現(xiàn)方位向波束掃描操作，但它們的特點(diǎn)不同。

電掃描一般由平面相控陣天線或者帶有饋電網(wǎng)絡(luò)的拋物反射面天線實(shí)現(xiàn)。圖1-1為天線波束電掃描實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)聚束成像的示意圖。如圖1-1所示，在t1、t2、t3時(shí)刻，sar衛(wèi)星的姿態(tài)是沒(méi)有發(fā)生變化的。天線波束電掃描通過(guò)控制不同陣元天線的信號(hào)相位和幅度，獲得所要求的天線方向圖，從而能快速改變天線波束的指向和形狀，實(shí)現(xiàn)方位向波束掃描。電掃描方式具有靈活、快速的特點(diǎn)，但是當(dāng)波束指向遠(yuǎn)離天線法向時(shí)，電掃描方式會(huì)產(chǎn)生柵瓣增益上升、波束展寬以及主瓣增益下降等方向圖畸變，使系統(tǒng)的性能指標(biāo)惡化。盡管通過(guò)增加整列天線單元個(gè)數(shù)能夠大幅減弱、甚至完全消除上述缺點(diǎn),但大量的天線單元會(huì)使整個(gè)sar天線系統(tǒng)的重量、復(fù)雜度和成本急劇上升。

圖1-2為天線波束機(jī)械掃描實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)聚束示意圖。如圖1-2所示，在t1、t2、t3時(shí)刻sar衛(wèi)星的姿態(tài)角在發(fā)生變化。機(jī)械掃描通過(guò)姿態(tài)控制系統(tǒng)控制衛(wèi)星平臺(tái)的姿態(tài)角，使固定在平臺(tái)上的雷達(dá)天線波束指向連續(xù)變化；或者是通過(guò)動(dòng)力系統(tǒng)直接控制雷達(dá)天線的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，使它的波束指向連續(xù)變化，實(shí)現(xiàn)方位向掃描。機(jī)械掃描方式運(yùn)動(dòng)慣性大，掃描速度不高，不易實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)整波束掃描速度，不能實(shí)現(xiàn)波束的快速指向跳變，但這種方式不會(huì)出現(xiàn)柵瓣效應(yīng)和波束展寬效應(yīng)。

目前在軌的大部分sar衛(wèi)星采用天線波束電掃描方式實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)聚束成像，但其分辨率的提高受到天線電掃描最大角度的限制。目前僅有個(gè)別小型衛(wèi)星，例如tecsar衛(wèi)星，采用衛(wèi)星平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)聚束成像。對(duì)于比較普遍的中型、大型衛(wèi)星，由于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量太大，機(jī)械掃描速度低，采用該方式難以實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)聚束成像。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例能夠提供一種合成孔徑雷達(dá)成像方法及裝置，能夠提高sar在聚束成像模式下的天線波束方位向掃描速度和掃描最大角度，從而提升sar圖像的方位向分辨率。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種合成孔徑雷達(dá)成像方法，所述方法包括：

確定所述sar的第一角速度和成像時(shí)間；其中，所述第一角速度是所述sar進(jìn)行滑動(dòng)聚束成像時(shí)方位向波束掃描的角速度；

根據(jù)所述sar的機(jī)械最大旋轉(zhuǎn)角速度確定第二角速度；其中，所述第二角速度是所述sar進(jìn)行機(jī)械掃描的角速度；

根據(jù)所述第一角速度和所述第二角速度確定第三角速度，其中，所述第三角速度是所述sar進(jìn)行電掃描的角速度；

根據(jù)所述第二角速度、第三角速度和成像時(shí)間控制所述sar進(jìn)行機(jī)械掃描和電掃描，得到回波數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述回波數(shù)據(jù)進(jìn)行滑動(dòng)聚束成像。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種合成孔徑雷達(dá)成像裝置，所述裝置包括：

第一確定模塊，用于確定所述sar的第一角速度和成像時(shí)間；其中，所述第一角速度是所述sar進(jìn)行滑動(dòng)聚束成像時(shí)方位向波束掃描的角速度；

第二確定模塊，用于根據(jù)所述sar的機(jī)械最大旋轉(zhuǎn)角速度確定第二角速度；其中，所述第二角速度是所述sar進(jìn)行機(jī)械掃描的角速度；

第三確定模塊，用于根據(jù)所述第一角速度和所述第二角速度確定第三角速度，其中，所述第三角速度是所述sar進(jìn)行電掃描的角速度；

控制模塊，用于根據(jù)所述第二角速度、第三角速度和成像時(shí)間控制所述sar進(jìn)行機(jī)械掃描和電掃描，得到回波數(shù)據(jù)；

成像模塊，用于根據(jù)所述回波數(shù)據(jù)進(jìn)行滑動(dòng)聚束成像。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種合成孔徑雷達(dá)成像方法及裝置，其中，首先確定所述sar的第一角速度和成像時(shí)間；其中，所述第一角速度是所述sar進(jìn)行滑動(dòng)聚束成像時(shí)方位向波束掃描的角速度；再根據(jù)所述sar的機(jī)械最大旋轉(zhuǎn)角速度確定第二角速度；其中，所述第二角速度是所述sar進(jìn)行機(jī)械掃描的角速度；然后根據(jù)所述第一角速度和所述第二角速度確定第三角速度，其中，所述第三角速度是所述sar進(jìn)行電掃描的角速度；根據(jù)所述第二角速度、第三角速度和成像時(shí)間控制所述sar進(jìn)行機(jī)械掃描和電掃描，得到回波數(shù)據(jù)；最后根據(jù)所述回波數(shù)據(jù)進(jìn)行滑動(dòng)聚束成像。如此，在合成孔徑雷達(dá)進(jìn)行聚束模式下的成像時(shí)，結(jié)合了電掃描和機(jī)械掃描的優(yōu)點(diǎn)，提高天線波束方位向掃描速度和掃描最大角度，從而提升sar圖像的方位向分辨率。

附圖說(shuō)明

圖1-1為天線波束電掃描實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)聚束成像的示意圖；

圖1-2為天線波束機(jī)械掃描實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)聚束示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一合成孔徑雷達(dá)成像方法的實(shí)現(xiàn)流程示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例二合成孔徑雷達(dá)成像方法的實(shí)現(xiàn)流程示意圖；

圖4-1為本發(fā)明實(shí)施例三sar衛(wèi)星組成結(jié)構(gòu)及sar衛(wèi)星正常在軌飛行狀態(tài)示意圖；

圖4-2為本發(fā)明實(shí)施例三合成孔徑雷達(dá)成像幾何關(guān)系示意圖；

圖4-3為本發(fā)明實(shí)施例三合成孔徑雷達(dá)成像方法的實(shí)現(xiàn)流程示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例四合成孔徑雷達(dá)成像裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例五合成孔徑雷達(dá)成像裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)發(fā)明的具體技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例一

本發(fā)明實(shí)施例提供一種合成孔徑雷達(dá)成像方法，應(yīng)用于合成孔徑雷達(dá)成像裝置，圖2為本發(fā)明實(shí)施例一合成孔徑雷達(dá)成像方法的實(shí)現(xiàn)流程示意圖，如圖2所示，所述方法包括以下步驟：

步驟s201，確定所述sar的第一角速度和成像時(shí)間。

這里，所述第一角速度是所述sar進(jìn)行滑動(dòng)聚束成像時(shí)方位向波束掃描的角速度。

所述步驟s201進(jìn)一步包括：

步驟s201a，采集所述sar的系統(tǒng)參數(shù)；

這里，所述sar的系統(tǒng)參數(shù)包括但不限于是：所述sar的運(yùn)行速度、斜距、天線等效方位向長(zhǎng)度和方位向波束寬度。

步驟s201b，獲取預(yù)先設(shè)定的成像區(qū)域方位向長(zhǎng)度和方位向分辨率；

這里，所述成像區(qū)域方位向長(zhǎng)度和方位向分辨率可以是工作人員根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定的。

步驟s201c，根據(jù)所述系統(tǒng)參數(shù)、成像區(qū)域方位向長(zhǎng)度和方位向分辨率確定所述sar的第一角速度和成像時(shí)間。

步驟s202，根據(jù)所述sar的機(jī)械最大旋轉(zhuǎn)角速度確定第二角速度。

這里，所述第二角速度是所述sar進(jìn)行機(jī)械掃描的角速度。在實(shí)際的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，可以將所述sar的機(jī)械掃描最大旋轉(zhuǎn)角速度確定為所述第二角速度，也可以是對(duì)所述sar的機(jī)械掃描最大旋轉(zhuǎn)角速度進(jìn)行一定的運(yùn)算來(lái)確定第二角速度，比如將所述sar的機(jī)械掃描最大旋轉(zhuǎn)角速度減去一個(gè)值得到所述第二角速度。

步驟s203，根據(jù)所述第一角速度和所述第二角速度確定第三角速度。

這里，所述第三角速度是所述sar進(jìn)行電掃描的角速度。在實(shí)際的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，按照公式(1-1)確定所述第三角速度。

ωb＝ω-ωs(1-1)；

其中，ω為第一角速度，ωs為第二角速度，ωb為第三角速度。

步驟s204，根據(jù)所述第二角速度、第三角速度和成像時(shí)間控制所述sar進(jìn)行機(jī)械掃描和電掃描，得到回波數(shù)據(jù)；

這里，所述根據(jù)所述第二角速度、第三角速度和成像時(shí)間控制所述sar進(jìn)行機(jī)械掃描和電掃描進(jìn)一步包括：

控制所述sar按照所述第二角速度進(jìn)行時(shí)長(zhǎng)為所述成像時(shí)間的機(jī)械掃描；

這里，在控制所述sar按照所述第二角速度進(jìn)行時(shí)長(zhǎng)為所述成像時(shí)間的機(jī)械掃描之前，可以提前控制所述sar先俯仰至第一預(yù)設(shè)角度，該第一預(yù)設(shè)角度是一個(gè)較大的角度，然后控制所述sar開始旋轉(zhuǎn)，并經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，所述sar的俯仰角為第二預(yù)設(shè)角度，且達(dá)到第二角速度并保持。

控制所述sar按照所述第三角速度進(jìn)行時(shí)長(zhǎng)為所述成像時(shí)間的電掃描；其中，所述機(jī)械掃描的開始時(shí)間和所述電掃描的開始時(shí)間的間隔在預(yù)設(shè)的時(shí)間范圍內(nèi)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述sar進(jìn)行滑動(dòng)聚束時(shí)，天線波束的機(jī)械掃描和電掃描是同時(shí)進(jìn)行的，因此實(shí)際在地面形成的波束掃描，是機(jī)械掃描和電掃描的疊加結(jié)果，這樣提高了天線波束方位向掃描角速度和掃描最大角度，從而能夠提升sar圖像的方位向分辨率。

步驟s205，根據(jù)所述回波數(shù)據(jù)進(jìn)行滑動(dòng)聚束成像。

這里，根據(jù)所述回波數(shù)據(jù)進(jìn)行滑動(dòng)聚束成像，可以但不限于是利用距離多普勒(range-doppler，rd)算法、線性調(diào)頻尺度變換(chirp-scaling，cs)算法、擴(kuò)展cs(extendedchirpscalingecs)算法實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種合成孔徑雷達(dá)成像方法，其中，首先確定所述sar的第一角速度和成像時(shí)間；其中，所述第一角速度是所述sar進(jìn)行滑動(dòng)聚束成像時(shí)方位向波束掃描的角速度；再根據(jù)所述sar的機(jī)械最大旋轉(zhuǎn)角速度確定第二角速度；其中，所述第二角速度是所述sar進(jìn)行機(jī)械掃描的角速度；然后根據(jù)所述第一角速度和所述第二角速度確定第三角速度，其中，所述第三角速度是所述sar進(jìn)行電掃描的角速度；根據(jù)所述第二角速度、第三角速度和成像時(shí)間控制所述sar進(jìn)行機(jī)械掃描和電掃描，得到回波數(shù)據(jù)；最后根據(jù)所述回波數(shù)據(jù)進(jìn)行滑動(dòng)聚束成像。如此，在合成孔徑雷達(dá)進(jìn)行聚束模式下的成像時(shí)，結(jié)合了電掃描和機(jī)械掃描的優(yōu)點(diǎn)，提高天線波束方位向掃描速度和掃描最大角度，從而提升sar圖像的方位向分辨率。

實(shí)施例二

基于前述的實(shí)施例，本發(fā)明實(shí)施例再提供一種合成孔徑雷達(dá)成像方法，應(yīng)用于合成孔徑雷達(dá)成像裝置，所述合成孔徑雷達(dá)成像裝置在實(shí)際實(shí)現(xiàn)過(guò)程中可以是處理器。圖3為本發(fā)明實(shí)施例二合成孔徑雷達(dá)成像方法的實(shí)現(xiàn)流程示意圖，如圖3所示，所述方法包括以下步驟：

步驟s301，確定所述sar的第一角速度和成像時(shí)間。

這里，所述第一角速度是所述sar進(jìn)行滑動(dòng)聚束成像時(shí)方位向波束掃描的角速度。

所述步驟s301，進(jìn)一步包括：

步驟s301a，采集所述sar的系統(tǒng)參數(shù)；

這里，所述sar的系統(tǒng)參數(shù)包括但不限于是：所述sar的運(yùn)行速度、斜距、天線等效方位向長(zhǎng)度和方位向波束寬度。

步驟s301b，獲取預(yù)先設(shè)定的成像區(qū)域方位向長(zhǎng)度和方位向分辨率；

這里，所述成像區(qū)域方位向長(zhǎng)度和方位向分辨率可以是工作人員根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定的。

步驟s301c，根據(jù)所述系統(tǒng)參數(shù)、成像區(qū)域方位向長(zhǎng)度和方位向分辨率確定所述sar的第一角速度和成像時(shí)間。

這里，所述步驟s301c進(jìn)一步包括：

第一步、根據(jù)公式(2-1)，確定旋轉(zhuǎn)中心斜距rrot；

其中，ρ為方位向分辨率，r0為距離成像場(chǎng)景的最短斜距、da為天線等效方位向長(zhǎng)度。

這里，根據(jù)公式(2-1)得到公式(2-2)；

第二步、根據(jù)公式(2-3)和(2-4)，確定所述sar進(jìn)行滑動(dòng)聚束成像的掃描角度θsteer；

這里，根據(jù)公式(2-2)和公式(2-4)得到公式(2-5)；

將公式(2-5)代入到公式(2-3)，得到公式(2-6)；

將公式(2-6)進(jìn)行三角函數(shù)變換，得到公式(2-7)；

其中，

由公式(2-7)得到公式(2-8)；

第三步、按照公式(2-9)確定所述成像時(shí)間ta；

第四步、按照公式(2-10)確定所述第一角速度ω。

步驟s302，根據(jù)所述sar的機(jī)械最大旋轉(zhuǎn)角速度確定第二角速度。

這里，所述第二角速度是所述sar進(jìn)行機(jī)械掃描的角速度。在實(shí)際的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，可以將所述sar的機(jī)械掃描最大旋轉(zhuǎn)角速度確定為所述第二角速度，也可以是對(duì)所述sar的機(jī)械掃描最大旋轉(zhuǎn)角速度進(jìn)行一定的運(yùn)算來(lái)確定第二角速度，比如將所述sar的機(jī)械掃描最大旋轉(zhuǎn)角速度減去一個(gè)值得到所述第二角速度。

步驟s303，根據(jù)所述第一角速度和所述第二角速度確定第三角速度。

這里，所述第三角速度是所述sar進(jìn)行電掃描的角速度。在實(shí)際的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，按照公式(1-1)確定所述第三角速度。

對(duì)于常規(guī)的sar衛(wèi)星，一般將sar的機(jī)械掃描最大旋轉(zhuǎn)角速度確定為第二角速度，這樣可以最大化利用衛(wèi)星機(jī)械掃描能力，從而降低電掃描角速度，進(jìn)而降低電掃描最大角度，這樣可以降低天線方位向電掃描柵瓣，有利于提高圖像質(zhì)量。

步驟s304，確定所述sar進(jìn)行電掃描的最大掃描角度。

步驟s305，判斷所述第二角速度和所述成像時(shí)間的乘積是否不大于所述電掃描的最大掃描角度；

這里，如果所述第二角速度和所述成像時(shí)間的乘積不大于所述電掃描的最大掃描角度則進(jìn)入步驟s306；如果所述第二角速度和所述成像時(shí)間的乘積大于所述電掃描的最大掃描角度，則進(jìn)入步驟s308。

步驟s306，根據(jù)所述第二角速度、第三角速度和成像時(shí)間控制所述sar進(jìn)行機(jī)械掃描和電掃描，得到回波數(shù)據(jù)。

步驟s307，根據(jù)所述回波數(shù)據(jù)進(jìn)行滑動(dòng)聚束成像。

步驟s308，提示重新設(shè)定成像區(qū)域方位向長(zhǎng)度和方位向分辨率。

這里，如果所述第二角速度和所述成像時(shí)間的乘積大于所述電掃描的最大掃描角度，則表明基于所述第二角速度進(jìn)行電掃描的話會(huì)產(chǎn)生柵瓣增益上升、波束展寬以及主瓣增益下降等方向圖畸變，使系統(tǒng)的性能指標(biāo)惡化。此時(shí)需要重新設(shè)定成像區(qū)域方位向長(zhǎng)度和方位向分辨率。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種合成孔徑雷達(dá)成像方法，其中，首先確定所述sar的第一角速度和成像時(shí)間；其中，所述第一角速度是所述sar進(jìn)行滑動(dòng)聚束成像時(shí)方位向波束掃描的角速度；再根據(jù)所述sar的機(jī)械最大旋轉(zhuǎn)角速度確定第二角速度；其中，所述第二角速度是所述sar進(jìn)行機(jī)械掃描的角速度；然后根據(jù)所述第一角速度和所述第二角速度確定第三角速度，其中，所述第三角速度是所述sar進(jìn)行電掃描的角速度；根據(jù)所述第二角速度、第三角速度和成像時(shí)間控制所述sar進(jìn)行機(jī)械掃描和電掃描，得到回波數(shù)據(jù)；最后在第三角速度和成像時(shí)間的乘積滿足一定條件時(shí)根據(jù)所述回波數(shù)據(jù)進(jìn)行滑動(dòng)聚束成像。如此，在合成孔徑雷達(dá)進(jìn)行聚束模式下的成像時(shí)，結(jié)合了電掃描和機(jī)械掃描的優(yōu)點(diǎn)，提高天線波束方位向掃描速度和掃描最大角度，從而提升sar圖像的方位向分辨率。

實(shí)施例三

為了更好地理解本實(shí)施例，先介紹一下sar衛(wèi)星的組成結(jié)構(gòu)。圖4-1為本發(fā)明實(shí)施例三sar衛(wèi)星組成結(jié)構(gòu)及sar衛(wèi)星正常在軌飛行狀態(tài)示意圖，如圖4-1所示，sar衛(wèi)星主要由衛(wèi)星本體501和天線502兩部分組成。正常在軌飛行狀態(tài)下，sar衛(wèi)星本體坐標(biāo)系的定義為：坐標(biāo)原點(diǎn)位于衛(wèi)星質(zhì)心o；x軸指向衛(wèi)星飛行方向，與天線方位向一致；z軸沿天線陣面法向，并指向地球方向；y軸與x、z軸垂直，符合右手法則。圖中oe由衛(wèi)星指向地心，oe與oz的夾角為sar衛(wèi)星的側(cè)擺角。

為了結(jié)合電掃描和機(jī)械掃描，在衛(wèi)星天線進(jìn)行電掃描的同時(shí)，需將衛(wèi)星繞y軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，具體實(shí)施如圖4-2所示。

如圖4-2所示，衛(wèi)星以速度vs飛行，離場(chǎng)景最短斜距為r0。開始成像之前，衛(wèi)星先俯仰至較大角度，開始旋轉(zhuǎn)后經(jīng)過(guò)時(shí)間tp，達(dá)到角速度ωs并保持，此時(shí)衛(wèi)星俯仰角為θstart,s。開始滑動(dòng)聚束成像，天線波束電掃描角為θstart,b，掃描角速度為ωb，經(jīng)過(guò)時(shí)間ta，結(jié)束成像。

衛(wèi)星機(jī)械掃描和天線電掃描合成的起始掃描角θstart由公式(3-1)得到：

θstart＝θstart,s+θstart,b(3-1)；

波束掃描角速度由公式(3-2)得到：

ω＝ωs+ωb(3-2)；

結(jié)束掃描角由公式(3-3)得到：

θend＝θstart+ω·ta(3-3)；

滑動(dòng)聚束模式設(shè)計(jì)中通常采用θend＝-θstart，以最大化利用波束掃描能力，令：

θsteer＝θend-θstart＝ωta(3-4)；

其中，θsteer為在成像時(shí)間段ta，sar衛(wèi)星的掃描角度。

成像區(qū)域方位向長(zhǎng)度由公式(3-5)得到：

其中θa為方位向波束寬度，λ為波長(zhǎng)。

天線等效方位向長(zhǎng)度da由公式(3-6)得到：

其中λ為方位向波束的波長(zhǎng)。

旋轉(zhuǎn)中心斜距由公式(3-7)得到：

方位向分辨率由公式(3-8)得到：

綜合以上公式，可以看出，通過(guò)增加波束旋轉(zhuǎn)角速度ω，可以減小rrot，從而有效改善方位向分辨率ρ。

方位向波束掃描參數(shù)計(jì)算的過(guò)程，包括采集參數(shù)、目標(biāo)設(shè)置、參數(shù)計(jì)算、參數(shù)分解4個(gè)步驟。

圖4-3為本發(fā)明實(shí)施例三合成孔徑雷達(dá)成像方法的實(shí)現(xiàn)流程示意圖，如圖4-3所示，所述方法包括以下步驟：

步驟s431，采集參數(shù)。

這里，所述參數(shù)包括但不限于是衛(wèi)星速度vs、斜距r0、天線等效方位向長(zhǎng)度da和方位向波束寬度θa。

步驟s432，成像目標(biāo)參數(shù)設(shè)置。

這里，所述成像目標(biāo)參數(shù)可以包括但不限于是成像區(qū)域方位向長(zhǎng)度xscene和方位向分辨率ρ。所述成像目標(biāo)參數(shù)可以是工作人員根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)定的。

步驟s433，成像參數(shù)計(jì)算。

這里，所述成像參數(shù)包括但不限于是波束旋轉(zhuǎn)角速度ω和旋轉(zhuǎn)時(shí)間ta。

已知衛(wèi)星速度vs、斜距r0、天線等效方位向長(zhǎng)度da和方位向波束寬度θa，為了得到成像區(qū)域方位向長(zhǎng)度xscene和方位向分辨率ρ，根據(jù)公式(3-5)、(3-7)和(3-8)得到公式(3-9)(具體推導(dǎo)過(guò)程參見(jiàn)實(shí)施例二)，再根據(jù)公式(3-10)和(3-11)獲得波束旋轉(zhuǎn)角速度ω和旋轉(zhuǎn)時(shí)間ta：

其中，

步驟s434，對(duì)ω進(jìn)行參數(shù)分解。

這里，對(duì)ω進(jìn)行分解，其約束條件包括衛(wèi)星機(jī)械最大旋轉(zhuǎn)速度ωs,max和天線波束最大電掃描角θb,max，即滿足如下條件：

對(duì)于常規(guī)sar衛(wèi)星，通常ωs,max＜ω，因此可采用：

ωs＝ωs,max

ωb＝ω-ωs,max

從而最大化利用衛(wèi)星機(jī)械掃描能力，減少電掃描角速度，進(jìn)而降低電掃描最大角度θb，這樣可以降低天線方位向電掃描柵瓣，有利于提高圖像質(zhì)量。

步驟s435，判斷電掃描的掃描角速度是否滿足約束條件。

這里，判斷電掃描的掃描角速度是否滿足約束條件：ωbta≤θb,max，如果所述電掃描的掃描角速度滿足約束條件則進(jìn)入步驟s336采用該參數(shù)進(jìn)行成像，如果不滿足則進(jìn)入步驟s332，需要調(diào)整成像區(qū)域方位向長(zhǎng)度，xscene和方位向分辨率ρ，重新進(jìn)行計(jì)算波束旋轉(zhuǎn)角速度ω和旋轉(zhuǎn)時(shí)間ta。

步驟s436，采用步驟s335得到的ωs和ωb同時(shí)進(jìn)行機(jī)械掃描和電掃描，進(jìn)行成像。

在本發(fā)明實(shí)施例中，由于衛(wèi)星慣性大，并且從開始轉(zhuǎn)動(dòng)到形成穩(wěn)定的角速度需要一定的時(shí)間，因此衛(wèi)星需將姿態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)到一個(gè)比較大的俯仰角，并提前成像開始時(shí)刻開始轉(zhuǎn)動(dòng)。到成像開始時(shí)刻，衛(wèi)星達(dá)到指定俯仰角，并形成穩(wěn)定的俯仰角速度。電掃描不需要提前準(zhǔn)備，到達(dá)成像開始時(shí)刻開始掃描，同樣形成穩(wěn)定的掃描速度。實(shí)際在地面形成的波束掃描，是電掃描和機(jī)械掃描的疊加效果。在本發(fā)明實(shí)施例提供的合成孔徑雷達(dá)成像方法中，同時(shí)實(shí)施方位向波束電掃描和機(jī)械掃描，電掃描和機(jī)械掃描相互配合，提高波束方位向掃描速度和掃描最大角度，從而提升sar圖像的方位向分辨率。

實(shí)施例四

本發(fā)明實(shí)施例提供一種合成孔徑雷達(dá)成像裝置，圖5為本發(fā)明實(shí)施例四合成孔徑雷達(dá)成像裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5所示，所述裝置500包括：第一確定模塊501、第二確定模塊502、第三確定模塊503、控制模塊504和成像模塊505，其中：

所述第一確定模塊501，用于確定所述sar的第一角速度和成像時(shí)間。

這里，所述第一角速度是所述sar進(jìn)行滑動(dòng)聚束成像時(shí)方位向波束掃描的角速度。

所述第一確定模塊501進(jìn)一步包括：

采集單元，用于采集所述sar的系統(tǒng)參數(shù)；

獲取單元，用于獲取預(yù)先設(shè)定的成像區(qū)域方位向長(zhǎng)度和方位向分辨率；

第一確定單元，用于根據(jù)所述系統(tǒng)參數(shù)、成像區(qū)域方位向長(zhǎng)度和方位向分辨率確定所述sar進(jìn)行滑動(dòng)聚束的第一角速度和成像時(shí)間。

所述第二確定模塊502，用于根據(jù)所述sar的機(jī)械最大旋轉(zhuǎn)角速度確定第二角速度。

這里，所述第二角速度是所述sar進(jìn)行機(jī)械掃描的角速度。

所述第三確定模塊503，用于根據(jù)所述第一角速度和所述第二角速度確定第三角速度。

這里，所述第三角速度是所述sar進(jìn)行電掃描的角速度。

所述第三確定模塊503進(jìn)一步包括：第二確定單元，用于按照公式(1-1)確定第三角速度ωb；其中，所述ωa為第二角速度。

所述控制模塊504，用于根據(jù)所述第二角速度、第三角速度和成像時(shí)間控制所述sar進(jìn)行機(jī)械掃描和電掃描，得到回波數(shù)據(jù)。

這里，所述控制模塊504進(jìn)一步包括：

第一控制單元，用于控制所述sar按照所述第二角速度進(jìn)行時(shí)長(zhǎng)為所述成像時(shí)間的機(jī)械掃描；

第二控制單元，用于控制所述sar按照所述第三角速度進(jìn)行時(shí)長(zhǎng)為所述成像時(shí)間的電掃描；其中，所述機(jī)械掃描的開始時(shí)間和所述電掃描的開始時(shí)間的間隔在預(yù)設(shè)的時(shí)間范圍內(nèi)。

所述成像模塊505，用于根據(jù)所述回波數(shù)據(jù)進(jìn)行滑動(dòng)聚束成像。

這里需要指出的是：以上合成孔徑雷達(dá)成像裝置實(shí)施例的描述，與上述方法實(shí)施例的描述是類似的，具有同方法實(shí)施例相似的有益效果，因此不做贅述。對(duì)于本發(fā)明合成孔徑雷達(dá)成像裝置實(shí)施例中未披露的技術(shù)細(xì)節(jié)，請(qǐng)參照本發(fā)明方法實(shí)施例的描述而理解，為節(jié)約篇幅，因此不再贅述。

實(shí)施例五

基于前述的實(shí)施例，本發(fā)明實(shí)施例再提供一種合成孔徑雷達(dá)成像裝置，圖5為本發(fā)明實(shí)施例五合成孔徑雷達(dá)成像裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5所示，所述裝置600包括：第一確定模塊601、第二確定模塊602、第三確定模塊603、第四確定模塊604、判斷模塊605、控制模塊606、成像模塊607和所述提示模塊608，其中：

所述第一確定模塊601，用于確定所述sar的第一角速度和成像時(shí)間。

這里，所述第一角速度是所述sar進(jìn)行滑動(dòng)聚束成像時(shí)方位向波束掃描的角速度；

所述第一確定模塊601進(jìn)一步包括：

采集單元，用于采集所述sar的系統(tǒng)參數(shù)；

獲取單元，用于獲取預(yù)先設(shè)定的成像區(qū)域方位向長(zhǎng)度和方位向分辨率；

第一確定單元，用于根據(jù)所述系統(tǒng)參數(shù)、成像區(qū)域方位向長(zhǎng)度和方位向分辨率確定所述sar進(jìn)行滑動(dòng)聚束的第一角速度和成像時(shí)間。

這里，所述系統(tǒng)參數(shù)至少包括：所述sar的飛行速度vs、距離成像場(chǎng)景的最短斜距r0、天線等效方位向長(zhǎng)度da和方位向波束寬度θa，對(duì)應(yīng)地，所述第一確定單元包括：

第一確定子單元，用于根據(jù)公式(2-1)，確定旋轉(zhuǎn)中心斜距rrot；

第二確定子單元，用于根據(jù)公式(2-3)和(2-4)，確定所述sar進(jìn)行滑動(dòng)聚束成像的掃描角度θsteer；

第三確定子單元，用于按照公式(2-9)確定所述成像時(shí)間ta；

第四確定子單元，用于按照公式(2-10)確定所述第一角速度ω。

所述第二確定模塊602，用于根據(jù)所述sar的機(jī)械最大旋轉(zhuǎn)角速度確定第二角速度；其中，所述第二角速度是所述sar進(jìn)行機(jī)械掃描的角速度；

所述第三確定模塊603，用于根據(jù)所述第一角速度和所述第二角速度確定第三角速度。

這里，所述第三角速度是所述sar進(jìn)行電掃描的角速度。

所述第三確定模塊603進(jìn)一步包括：第二確定單元，用于按照公式(1-1)確定第三角速度ωb；其中，所述ωa為第二角速度。

所述第四確定模塊604，用于確定所述sar進(jìn)行電掃描的最大掃描角度；

所述判斷模塊605，用于判斷所述第二角速度和所述成像時(shí)間的乘積是否不大于所述電掃描的最大掃描角度；

所述控制模塊606，用于如果所述第二角速度和所述成像時(shí)間的乘積不大于所述電掃描的最大掃描角度，則根據(jù)所述第二角速度、第三角速度和成像時(shí)間控制所述sar進(jìn)行機(jī)械掃描和電掃描，得到回波數(shù)據(jù)。

這里，所述控制模塊606進(jìn)一步包括：

第一控制單元，用于控制所述sar按照所述第二角速度進(jìn)行時(shí)長(zhǎng)為所述成像時(shí)間的機(jī)械掃描；

第二控制單元，用于控制所述sar按照所述第三角速度進(jìn)行時(shí)長(zhǎng)為所述成像時(shí)間的電掃描；其中，所述機(jī)械掃描的開始時(shí)間和所述電掃描的開始時(shí)間的間隔在預(yù)設(shè)的時(shí)間范圍內(nèi)。

所述成像模塊607，用于根據(jù)所述回波數(shù)據(jù)進(jìn)行滑動(dòng)聚束成像。

所述提示模塊608，用于如果所述第二角速度和所述成像時(shí)間的乘積大于所述電掃描的最大掃描角度，則提示重新設(shè)定成像區(qū)域方位向長(zhǎng)度和方位向分辨率。

這里需要指出的是：以上合成孔徑雷達(dá)成像裝置實(shí)施例的描述，與上述方法實(shí)施例的描述是類似的，具有同方法實(shí)施例相似的有益效果，因此不做贅述。對(duì)于本發(fā)明合成孔徑雷達(dá)成像裝置實(shí)施例中未披露的技術(shù)細(xì)節(jié)，請(qǐng)參照本發(fā)明方法實(shí)施例的描述而理解，為節(jié)約篇幅，因此不再贅述。

應(yīng)理解，說(shuō)明書通篇中提到的“一個(gè)實(shí)施例”或“一實(shí)施例”意味著與實(shí)施例有關(guān)的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，在整個(gè)說(shuō)明書各處出現(xiàn)的“在一個(gè)實(shí)施例中”或“在一實(shí)施例中”未必一定指相同的實(shí)施例。此外，這些特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以任意適合的方式結(jié)合在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中。應(yīng)理解，在本發(fā)明的各種實(shí)施例中，上述各過(guò)程的序號(hào)的大小并不意味著執(zhí)行順序的先后，各過(guò)程的執(zhí)行順序應(yīng)以其功能和內(nèi)在邏輯確定，而不應(yīng)對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)施過(guò)程構(gòu)成任何限定。上述本發(fā)明實(shí)施例序號(hào)僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。

需要說(shuō)明的是，在本文中，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者裝置不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者裝置所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括該要素的過(guò)程、方法、物品或者裝置中還存在另外的相同要素。

在本申請(qǐng)所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的設(shè)備和方法，可以通過(guò)其它的方式實(shí)現(xiàn)。以上所描述的設(shè)備實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，如：多個(gè)單元或組件可以結(jié)合，或可以集成到另一個(gè)系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另外，所顯示或討論的各組成部分相互之間的耦合、或直接耦合、或通信連接可以是通過(guò)一些接口，設(shè)備或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性的、機(jī)械的或其它形式的。

上述作為分離部件說(shuō)明的單元可以是、或也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是、或也可以不是物理單元；既可以位于一個(gè)地方，也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上；可以根據(jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或全部單元來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各實(shí)施例中的各功能單元可以全部集成在一個(gè)處理單元中，也可以是各單元分別單獨(dú)作為一個(gè)單元，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)單元中；上述集成的單元既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用硬件加軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：實(shí)現(xiàn)上述方法實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過(guò)程序指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，前述的程序可以存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行包括上述方法實(shí)施例的步驟；而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備、只讀存儲(chǔ)器(readonlymemory，rom)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

或者，本發(fā)明上述集成的單元如果以軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，也可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中。基于這樣的理解，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說(shuō)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來(lái)，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備、rom、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。