星载面阵SAR多维波形编码技术研究

第３２卷第１２期　２０１１年１２月　宇航学报　Ｖｏ１．３２　Ｎｏ１２　．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ　Ｄｅｃｅｍｂｅｒ　２０１　１　星载面阵ＳＡＲ多维波形编码技术研究　曾祥能　，何峰　，张永顺　，董臻　（１．空军工程大学导弹学院，三原７１３８００；２．国防科技大学电子科学与工程学院，长沙４１００７３）　摘要：为解决传统高分辨和宽测绘带以及高信噪比和宽测绘带之间的矛盾，采用面阵合成孔径雷达（ＳＡＲ）　多维波形编码（Ｍｕｌｔｉ—Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　Ｗａｖｅｆｏｒｍ　Ｃｏｄｉｎｇ，ＭＤＷＣ）技术，提出了将面阵分为多行多列的子孔径，将距离维　测绘带分成多个子测绘带进行脉内扫描照射，同时对子测绘带内子脉冲信号进行频分编码，并采用低ＰＲＦ发射，接　收端则利用方位向多个相位中心解多普勒模糊，获得宽测绘带、高分辨与高信噪比等多项性能，仿真试验表明　方　法的有效性。　关键词：合成孔径雷达；多维波形编码；宽测绘带成像；解多普勒模糊　中图分类号：ＴＮ９５７　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—１３２８（２０１　１）１２－２５６０－０７　ＤＯＩ：１０．３８７３／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００—１３２８．２０１　１．１２．０１４　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｍｕｌｔｉ－Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　Ｗａｖｅｆｏｒｍ　Ｃｏｄｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｆｏｒ　Ｓｐａｃｅｂｏｒｎｅ　Ｐｌａｎａｒ　Ａｒｒａｙ　ＳＡＲ　Ｓｙｓｔｅｍ　ＺＥＮＧ　Ｘｉａｎｇ．ｎｅｎｇ　一，ＨＥ　Ｆｅｎｇ　，ＺＨＡＮＧ　Ｙｏｎｇ．ｓｈｕｎ　，ＤＯＮＧ　Ｚｈｅｎ　（１．Ｍｉｓｓｉｌｅ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ａｉｒ　Ｆｏｒｃｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓａｎｙｕａｎ　７　１３８００，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｕｎｉｖ．ｏｆ　Ｄｅｆｅｎｓｅ　Ｔｅｃｈ．，Ｃｈａｎｇｓｈａ　４１００７３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｃｏｎｔｒａｄｉｃｔｉｏｎｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｈｉｇｈ　ａｚｉｍｕｔｈ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｗｉｄｅ　ｓｗａｔｈ　ｏｒ　ｓｉｇｎａｌ　ｔｏ　ｎｏｉｓｅ　ｒａｔｉｏ　（ＳＮＲ），ａ　ｍｕｈｉ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｗａｖｅｆｏｒｍ　ｃｏｄｉｎｇ（ＭＤＷＣ）ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｆｏｒ　ｐｌａｎａｒ　ａｒｒａｙ　ＳＡＲ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｉｎ　ｗｈｉｃｈ　ｔｈｅ　ｐｌａｎａｒ　ａｒｒａｙ　ｉｓ　ｄｉｖｉｄｅｄ　ｉｎｔｏ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｓｕｂ—ａｐｅｒｔｕｒｅｓ　ａｓ　ｒｏｗｓ　ａｎｄ　ｃｏｌｕｍｎｓ，ｍｅａｎｗｈｉｌｅ　ｔｈｅ　ｉｍａｇｉｎｇ　ｓｗａｔｈ　ｉｎ　ｒａｎｇｅ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ　ｉｓ　ｄｉｖｉｄｅｄ　ｉｎｔｏ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｓｕｂ—ｓｗａｔｈ，ｔｈｅ　ｓｕｂ—ｓｗａｔｈｓ　ａｒｅ　ｓｃａｎｎｅｄ　ｉｎ　ｉｎｔｒａ—ｐｕｌｓｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｕｂ—ｐｕｌｓｅ　ｓｉｇｎａｌ　ｆｏｒ　ｇｉｖｅｎ　ｓｕｂ—ｓｗａｔｈ　ｉｓ　ｃｏｄｅｄ　ｉｎ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｄｏｍａｉｎ，ｔｈｅ　ｗｈｏｌｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗｏｒｋｓ　ｉｎ　ｌｏｗ　ＰＲＦ．Ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｅｃｅｉｖｅｒ　ｓｉｄｅ，ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｐｈａｓｅ　ｃｅｎｔｅｒｓ　ｉｎ　ａｚｉｍｕｔｈ　ｉｓ　ｕｔｉｌｉｚｅｄ　ｔｏ　ｒｅｓｏｌｖｅ　Ｄｏｐｐｌｅｒ　ａｍｂｉｇｕｉｔｉｅｓ，ｔｈｅ　ｎｅｗ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃａｎ　ａｃｑｕｉｒｅ　ｏｂｖｉｏｕｓ　ａｂｉｌｉｔｉｅｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｗｉｄｅ　ｓｗａｔｈ，ｈｉｇｈ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｈｉｇｈ　ｓｉｇｎａｌ　ｔｏ　ｎｏｉｓｅ　ｒａｔｉｏ，ａｎｄ　ＳＯ　ｏｎ．Ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｖｅｒｉｆｙ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｍｅｔｈｏｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　ａｐｅｒｔｕｒｅ　ｒａｄａｒ；Ｍｕｌｔｉ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｗａｖｅｆｏｒｍ　ｃｏｄｉｎｇ；Ｗｉｄｅ　ｓｗａｔｈ　ｉｍａｇｉｎｇ；Ｒｅｓｏｌｖｉｎｇ　Ｄｏｐｐｌｅｒ　ａｍｂｉｇｕｉｔｉｅｓ　０引　言　需要ＰＲＦ尽可能低，二者存在矛盾而不可兼得，针　对高分辨宽测绘带（Ｈｉｇｈ　Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　Ｗｉｄｅ　Ｓｗａｔｈ，　ＨＲＷＳ）需求，学者们提出了许多技术途径，文献［１］　提出采用高ＰＲＦ，距离维采用数字波束形成解模糊　来获得宽测绘带，文献［２］采用中ＰＲＦ，距离维、方　合成孑Ｌ径雷达（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　Ａｐｅｒｔｕｒｅ　Ｒａｄａｒ，ＳＡＲ）　在对地观测方面得到越来越广泛的应用，一方面，为　了全面准确地获取地面场景信息，要求成像分辨率、　信噪比尽可能高，方位高分辨则要求脉冲重复频率　（Ｐｕｌｓｅ　Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ＰＲＦ）高而避免方位模　糊；另一方面，为了缩短再访时间，要求宽的测绘带，　收稿日期：２０１０　１０—１５；　修回日期：２０１１－０３－１９　基金项目：武器装备预研基金项目（９１４０Ａ２１０２０９１０ＫＧ０１）　位维均模糊，接收端在距离维、方位维同时形成多波　束来解模糊，方法计算量大，文献［３］采用低ＰＲＦ，　保证距离不模糊，方位向利用波束形成来解模糊，文　第１２期　曾祥能等：星载面阵ＳＡＲ多维波形编码技术研究　２５６１　献［４］利用面阵沿航向子孔径解方位模糊实现　ＨＲＷＳ成像，距离维多个子孔径相干积累来提高回　波信噪比，但其只采用单孔径发射而通道利用率很　低，文献［５］则在此基础上将测绘区划分为多个子　测绘带，运用脉内扫描进一步获得宽测绘带和信噪　比提升。Ｋｒｉｅｇｅｒ［６］等提出的多维波形编码技术可　解决高分辨一宽测绘带矛盾，本文通过距离维多波　束多波形技术获得能量的灵活分配，同时获得信噪　比提升，使得重点区域得到充分观测而获得准确全　面的信息，并避免了传统ＨＲＷＳ系统成像回波能量　由近及远递减的趋势，本系统采用频分编码的多波　形技术在接收端能将各子脉冲彻底区分，避免了距　离模糊，而各子测绘带对应的照射信号可灵活应用，　从而实现不同分辨率设置等功能，且能获得一定的　抗干扰能力，接收端采用全阵列接收，并运用ＤＢＦ　形成零陷，可进一步提高系统抗干扰性能。　定义（・）　为矩阵转置，（・）“为矩阵共轭转　置，（・）　为矩阵的伪逆，ｒｅｃｔ（・）为窗函数。　发射脉冲　接收窗　豳　ｒ　广１　　ｊｒ　广　Ｊ）　豳圜　＿，厂　广１　・●　———————＋　Ａ　图１　面阵ＳＡＲ距离维波形编码示意图　Ｆｉｇ．１　Ｓｋｅｔｃｈ　ｏｆ　ｍｕｌｔｉ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｗａｖｅｆｏｒｍ　ｃｏｄｉｎｇ　ｆｏｒ　ｐｌａｎｅ　ａｒｒａｙ　ＳＡＲ　１发射信号模型　设发射信号时宽为　，将其分为　个子脉冲，子　脉冲宽度为　（ｚ＝１，…，，Ｊ），利用发射阵列加权控　制波束指向，使其在不同子脉冲时间内扫描不同的　子测绘带，也可称作“脉内扫描”。如图１所示，方位　向为　轴，距离向为Ｙ轴，将大型面阵均匀分为Ｎ　Ｘ　个子孔径，方位向中间列的子孔径以低ＰＲＦ进行　发射，在一个ＰＲＩ（脉冲重复间隔）内，通过发射阵元　权矢量凋整，控制发射波束在距离向由远及近依次　照射　个子测绘带（图中以Ｌ＝３为例），每个子测　绘带的子脉冲对应独立的发射波形。　３　显然，发射脉冲总的时长为△丁，＝∑　＋　，　为第２个发射子脉冲后的空歇时间，用以调整各　子脉冲的相对延时，令接收窗时长为△　，则满足：　△７－ｒ＋△７Ｒ＝ＰＲＩ　（１）　这里忽略了发射一接收转换时间。系统采用低ＰＲＦ　可获取宽测绘带信息，根据场景斜距适当调整　和　，可使所有回波聚集在小段接收窗口内，即缩小　△ｒ　，在ＰＲＩ一定的情况下，可相应增长△丁　，总结　这项技术的优势如下：　（１）总的接收窗缩短，从而减少了数据量，利于　星载平台工程实现；　（２）缩短了接收窗长度，留给发射端更长的工　作时间，以利于发射信号占空比增加，可提高回波信　噪比或系统作用距离。　（３）各子脉冲的发射时间　可灵活调整，利于　对敏感地区、弱目标所在测绘带增加照射时间，利　于场景成像或运动目标检测。　在图１所示模型中，令距离向的三个子波束对　应的波形为线性调频信号，且其调频斜率为　，则第　Ｚ个子脉冲波形的调频带宽为Ｂ　＝　，发射中心频　率为：　ｆ　＝　＋∑Ｂ　—Ｂｚ／２　（２）　式中　为载频，显然各子脉冲信号频谱互不重叠。　设方位向的孔径间距为ｄ　，距离向的孔径间距　为ｄ　，这里以Ⅳ、　为奇数为例，则可等效为Ｎ×Ｍ个　等效相位中心　的自发自收形式，第ｎ行第，ｎ列子　孔径对应的等效相位中心的坐标（疋，　，Ｚｏ）为　：　＋（ｍ一　）　，　Ｙｏ＋（　一　）　ｄｙ：，　（ｎ＝１，…，Ⅳ，ｍ＝ｌ，…，　），　（　，　，　）为发射波束中心。　在第ｚ个子脉冲作用期，发射信号可表示为：　，。、　ｓｉｎ（ＮＴｒｄｙ（ｓｉｎ０ｚ—ｓｉｎ０）／（２Ａ））　’　ｒｅｃｔ（　）唧（ｊ２榔　）＋　ｊ　（　一△　）　）　（３）　第１２期　曾祥能等：星载面阵ＳＡＲ多维波形编码技术研究　２５６３　￣／（Ｙｏ—Ｙ　）　＋ｚ　为散射点（　，Ｙ　，　）到航线的垂　直距离；则有　Ｒ　（￡　）　Ｒ　＋（　＋　—　２）　（７）　式（８）中最后一个指数项是由于相位中心空间　位置不同形成的附加相位项，可利用此相位解多普　勒模糊，将第ｚ个子脉冲信号对应的　个相位中心　的差异部分写成矢量形式为　对（６）式进行方位傅里叶变换，得到多普勒模　糊信号为：　ｓ…２（　，　）　＝）＝ｆｅｘｐ　Ｊ　），ｅｘｐ　Ｊ　唧Ａ（０ｆ）ｓｉｎｃ（ｔ　一△　一丁（　））・　（ｊ　）］　（９）　现假设有Ｋ个多普勒模糊，当Ｋ为奇数时，由　脉冲重复频率为ＰＲＦ得各模糊的频率中心为：　唧－ｊｐ　　唧），Ｉ’．　ｅｘｐ／　一　ｊ　２　＂ｒＲ．ｔ　ｆ．２］‘　／‘　一　，＝　・［一　，…，＿１’ｏ，１，…，　ｒ　（１０）　（ｊ　）　＝２ｖｆ／ｃ。令　（８）　同理当Ｋ为偶数时：　式中丁（　）为测绘带内某散射点的瞬间延时，　∈　（一ＰＲＦ／２，ＰＲＦ／２），　ｓ　（ｔ　，　）　＝，＝　’［一　，…，一号，　・，　］　（１１）　则对于以较低ＰＲＦ采集的多普勒频带内任一　频率点　，各模糊频率组成如下矢量：　＝Ａ　（０，）ｓｉｎｃ（ｔ　一△　一　（　））．　ｒｅｃｔ（　￣‘ｅｘｐ（一ｊ　２￣ｒｆ＂　ｘｔ），・　７２２………　。ｆ＋　・ＩＫ　。　（１２）　其中，　在［一ＰＲＦ／２，ＰＲＦ／２］范围内。　ｅｘｐ／　－ｒＲｓｚｆ￣ｊ　４７ｍ）‘ｅｘｐ／　ａ－－ｏｔ　ａ　ａ　‘一　现利用空域滤波来解模糊的多普勒，假设一组　权向量ｗ　＝［Ｗ　Ｗ　，…Ｗ　，…，　ｒ，对于任一　不同的　，都可通过下列公式得到不同组的权向量　解多普勒模糊。　￣］Ｊ　Ｓｎｍｌ　，…ｐ（ｊ　）ｃ　（ｆ（１）＋　）　ｚ　（　）＝［Ｚｌ（，（１）＋　），…，Ｚｌ（，（　）＋　），…，Ｚｌ（，（Ｋ）＋　）］　（ｆ（２）＋　）Ｘ　（，（２）＋厂ｎ）　（，（　）＋　）　ｅｘｐ　．２叮Ｔ　Ｊ——‘　（，（１）＋　）　（，（Ｋ）＋　）砭　（ｆ（Ｋ）＋　）　（１３）　（ｆ（１）＋　）　Ｚｚ（　）・　：日　，　ｋ＝１，２，…，Ｋ（１４）　（，（２）＋　）　定义　ｈｆ　＝０。　＝＝［ｈ　ｈ　，…，ｈ　］　，其中ｈ　＝１，　（Ｚｆ（　））　，　＝１，２，…，　（１５）　多普勒信号之和：　）＝　Ｋ　ｓ　））ｅｘｐ（　）　（１７）　第ｚ个子脉冲信号对应的　个相位中心的信号　在距离时域方位多普勒域的矢量形式为　ｆ这样，（１６）式就可表示为　Ｓｆ（ｔ　，　）＝［５¨（　，　），ｓ２．ｆ（ｔ　，　），…，　Ｓ删（　，　）］　Ｋ　＝　（ｔ　，　）＝［ｓ¨（ｔ　，　），ｓ　．ｆ（　，　），…，　（ｔ　，　）］　（１６）　各接收阵元接收多普勒频率点信号为多个模糊　））［ｅＸｐ（　：　，　２５６４　宇航学报　第３２卷　唧（　）］　（１８）　测绘带内的目标回波可被压缩在一个２００￣ｓ长的接　收窗内被接收，则测绘场景宽度为８４ｋｉｎ，远远大于　＝∑ｓ　，　（　））ｚ　（　））　当前的条带式测绘场景宽度，配以发射端的大带宽　利用（１５）式得到的权向量对（１８）式的信号进　行滤波，得到不模糊的　（　）频率分量：　ｆ（ｔ　，　（　））＝　ｆ（ｔ　，　）　＝∑ｓｉ（ｔ　，　（ｐ））ｚ　（　（ｐ））　＝∑ｓ　，　（ｐ））　（ｋ：１，２，…，Ｋ）　（１９）　最后将Ｋ个不模糊的频率分量拼接起来就可　得到解模糊后的信号形式：　ｓ；（ｔ　，　），　∈［一ＰＲＦ×Ｋ／２，ＰＲＦ×Ｋ／２］　（２０）　完成多普勒解模糊后，距离时域方位多普勒域　的信号形式为　ｓｆ（ｔ　，　）　＝Ａ（０ｔ）ｓｉｎｃ（ｔ　一△　一丁　））・　ｅ。　ｘｐ－ｐ　—ｊ　：　葡ＪＤｔ　Ｊ￣ｌ，）ｅ。ｘ　ｐ（Ｉ一　）ｃＪ　ｚ２　４仿真实验　本节将主要检验解模糊算法的有效性以及脉内　扫描面阵ＳＡＲ系统性能分析的正确性，主要验证该　系统的高信噪比性能。　（１）方位解多普勒模糊算法分析　假设大型面阵分为３×３个子孔径，孔径间距　ｄ　×ｄ　为１０ｍ×０．８ｍ，各子孔径坐标为（　，　，０），　Ｘ　＝１０（ｍ一２），　＝０．８（ｎ一２），ｍ，ｎ＝１，２，３；将　发射脉冲分为３个子脉冲，子脉冲时宽Ｔｚ＝１００￣ｓ（ｚ　：１，２，３）。平台速度　＝７５００ｍ／ｓ，ＰＲＦ＝５００Ｈｚ，而　根据参数可算得多普勒带宽约为Ｂ　＝２ｖ／ｄ　＝　１５００Ｈｚ，因此，方位多普勒谱模糊了３次。利用面　阵在俯仰向形成窄波束在不同子脉冲时间内由远及　近照射子测绘带，三个子测绘带近端与沿航线地面　投影的垂直距离由近及远依次为４００ｋｍ、４２９ｋｍ、　４５７ｋｍ，场景远端的垂直距离为４８４ｋｍ，保证三个子　子脉冲信号，即可获得高分辨宽测绘带成像。设置　３个散射点坐标分别为Ｐ．（０，４８０，一７００）ｋｍ，　Ｐ２（０，４５０，一７００）ｋｍ，Ｐ３（０，４２０，一７００）ｋｍ，对点　目标回波信号的距离时域方位多普勒域成像如图４　所示。由于较低的ＰＲＦ引起了３次多普勒模糊，因　此在图４（ａ）中距离多普勒域内的谱线不连续，在图　４（ｂ）中场景成像中方位位置两边出现了“模糊点”，　由于在合成孑Ｌ径两侧的距离弯曲较大，引起方位向　的模糊点脉压很差，且距离较近的散射点受影响更　大。图４（Ｃ）显示通过匹配滤波能彻底将距离向各　散射点回波分开，获得良好的距离向脉压，图４（ｄ）　则显示回波在方位向模糊点严重，与目标散射点幅　度接近。对应的，图５则为利用方位向信息矩阵解　模糊后的成像情况，可见方位模糊已经被消除，且距　离向的脉压输出未受任何影响。　图４接收信号多普勒模糊成像示意图　Ｆｉｇ．４　Ｒｅｃｅｐｔｉｖｅ　ｓｉｇｎａｌ　ｉｍａｇｉｎｇ　ｗｉｔｈ　Ｄｏｐｐｌｅｒ　ａｍｂｉｇｕｉｔｙ　（２）系统性能分析　采用面阵多维波形编码技术可以实现高分辨宽　测绘带成像，现讨论其对改善系统信噪比的效果。　由于回波信噪比与天线面积及发射带宽成正比，传　统的ＨＲｗＳ系统采用单孔径发射，全孔径接收，其　发射天线面积ｄ　×ｄ　，接收天线面积Ｍｄ　×Ｎｄ　而　本文采用的中间列在俯仰向扫描发射子脉冲信号，　其发射天线面积ｄ　Ｎ×ｄ　，接收天线面积Ｍｄ　×Ｎｄ　令二者的ＰＲＦ相同，对相同幅宽的大场景进行成　第１２期　曾祥能等：星载面阵ＳＡＲ多维波形编码技术研究　２５６５　∞　。　印　∞　（ａ）距离多普勒域成像　图５　接收信号解模糊后成像示意图　Ｆｉｇ．５　Ｒｅｃｅｐｔｉｖｅ　ｓｉｇｎａｌ　ｉｍａｇｉｎｇ　ａｆｔｅｒ　ｒｅｍｏｖｉｎｇ　ｏｆ　Ｄｏｐｐ｜ｅｒ　ａｍｂｉｇｕｉｔｙ　像，令场景的回波接收时间为　，则ＨＲＷＳ的接　收窗近似为　＋　，本文中的接收窗近似为　／　＋　／　（　为子脉冲长度和），根据式（１）的分析可　知有ＰＲＩ＝Ｔ＋　＋　ｈ。＝Ｔ＋　／　＋　ｈｎ／　近似　成立，则二者ＳＮＲ比值Ｒａｔｉｏ＝ＳＮＲＭＤｗｃ／ＳＮＲＨＲｗｓ　：（Ⅳ　）／（ＬＴ）＝（２Ｎ（Ｌ・ＰＲＩ—　ｈ。））／（　（　＋　１）（ＰＲＩ—ｒｅ。ｈ。）），通常脉冲占空比Ｔ／ＰＲＩ在１％～　１０％，取为１０％，则最大场景宽度可达到Ｔｏ　＝　０．７５ＰＲＩ，图６作出ＭＤＷＣ系统的ＳＮＲ相对ＨＲＷＳ　的改善情况随子脉冲数　的变化。　图６　Ｒａｔｉｏ与子测绘带数关系　（Ｎ＝３—８表示子孔径数）　Ｆｉｇ．６　Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｒａｔｉｏ　ａｎｄ　ａｍｏｕｎｔ　ｏｆ　ｓｕｂ—ｓｗａｔｈ（Ｎ　ｄｅｎｏｔｅｓ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｓｕｂ—ｓｗａｔｈ）　多维波形编码技术利于采用不同的编码波形信　号对子测绘带进行照射成像，如第１个子测绘带内　的两个散射点ｑ。（０，４２５．００５，一７００）ｋｍ，ｇ：（０，　４２５．０４５，一７００）ｋｍ，与第２个子测绘带内的两个散　射点ｇ２（０，４５５．００５，一７００）ｋｍ，ｇ２（０，４５５．０４５，　一７００）ｋｍ，第１个子测绘带内照射信号为带宽Ｂｒ＝　３ＭＨｚ的调频信号，可实现场景内快速探测，进行实　时监视，而对于第２个子测绘带内，令设定的目标在　此范围内，需进行精细识别，采用带宽为１０ＭＨｚ的　宽带信号照射，场景内的距离分辨率约为１８ｍ，显　然能将ｇ　、ｑ　分开，如图７（ｂ）所示。进一步，可通　过增长对重点区域的照射时间，以解决弱散射点的　成像问题。　】，／ｋｉｌｌ　（ａ）第１子测绘带内散射点脉压图　．１　蜘　Ｙ／ｋｉｎ　（ｂ）第２子测绘带内散射点脉压图　图７不同子测绘带采用不同波形子脉冲成像　Ｆｉｇ．７　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｕｂ—ｓｗａｔｈ　ｗｉｔｈｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｓｕｂ—ｐｕｌｓｅ　ｗａｖｅｆｏｒｍ　ｆｏｒ　ｉｍａｇｉｎｇ　５结论　面阵ＳＡＲ多维波形编码技术能获得高信噪比　下的高分辨宽测绘带成像，而且通过距离向的多个　子测绘带划分进行扫描照射，能有效解决大场景成　像的边缘能量分布不均等问题，同时能使距离分辨　率不随场景的距离变化而变化，其灵活的子测绘带　能量分配可使弱散射区、重点区域得到更清晰成像。　多维波形编码技术在实现星载ＳＡＲ的多功能成像　方面具有广阔的应用前景，将继续对面阵ＳＡＲ的方　２５６６　宇航学报　第３２卷　位向多维编码技术、距离一方位维联合多维编码技　术展开研究。　参考文献　Ｃａｌｌａｇｈａｎ　Ｇ　Ｄ，Ｌｏｎｇ　Ｉ　Ｄ．Ｗｉｄｅ—ｓｗａｔｈ　ｓｐａｃｅ－ｂｏｒｎｅ　ＳＡＲ　ａｎｄ　ｒａｎｇｅ　ａｍｂｉｇｕｉｔｙ［Ｃ］．Ｔｈｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ．Ｒａｄａｒ　９７：　Ｅｄｉｎｂｕｒｇｈ，１９９７：２４８—２５２．　［２］　Ｎａｔｈａｎ　Ａ，Ｇｏｏｄｍａｎ，Ｓｉｈ　Ｃ　Ｌ，Ｄｅｖｉｎｄｒａｎ　Ｒ，ｅｔ　ａ１．Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｏｆ　ｍｕｈｉｐｌｅ－ｒｅｃｅｉｖｅｒ　ｓｐａｃｅｂｏｒｎｅ　ａｒｒａｙｓ　ｆｏｒ　ｗｉｄｅ—ａｒｅａ　ＳＡＲ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．ｏｎ　ＧＲＳ，２００２，４０（２）：８４１—８５２．　［３］　Ｌｉ　Ｚ　Ｆ，Ｂａｏ　Ｚ，Ｗａｎｇ　Ｈ　Ｙ，ｅｔ　ａ１．Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｆｏｒ　ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ　ＳＡＲ　ｕｓｉｎｇ　ｓｉｇｎａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．ｏｎ　ＡＥＳ．２００６，４２（２）：４３６—４５２．　［４］　Ｓｕｅｓｓ　Ｍ，Ｇｒａｆｍｕｅｌｌｅｒ　Ｂ，Ｚａｈｎ　Ｒ．Ａ　ｎｏｖｅｌ　ｈｉｇｈ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｗｉｄｅ　ｓｗａｔｈ　ＳＡＲ　ｓｙｓｔｅｍ［Ｃ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｒｅｍｏｔｅ　Ｓｅｎｓｉｎｇ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ（ＩＧＡＲＳＳ）．Ｓｙｄｎｅｙ，ＮＳＷ，　Ａｕｓｔｒａｌｉａ，２００１．１０１３—１０１５．　［５］　武其松，石洪竺，邢孟道，等．高信噪比、高分辨宽测绘带成　像［Ｊ］．航空学报，２０１０，３１（５）：９５８～９６７［Ｗｕ　Ｑｉ—ｓｏｎｇ，Ｓｈｉ　Ｈｏｎｇ—ｚｈｕ，Ｘｉｎｇ　Ｍｅｎｇ—ｄａｏ　ｅｔ　ａ１．Ｈｉｇｈ　ｓｉｇｎａｉ　ｔｏ　ｎｏｉｓｅ　ｒａｔｉｏ　ａｎｄ　ｈｉｇｈ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｗｉｄｅ　ｓｗａｔｈ　ｉｍａｇｉｎｇ［Ｊ　ｊ　Ａｃｔａ　Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃａ　ＥＴ　Ａｓｔｒｏｎａｎｔｉｃａ　Ｓｉｎｉｃａ，２０１０，３１（５）：９５８—９６７．］　［６］　Ｋｒｉｅｇｅｒ　Ｇ，Ｇｅｂｅｒｔ　Ｎ，Ｍｏｒｅｉｒａ　Ａ．Ｍｕｈｉｄｉｍｅｎｓｉｏａａｌ　ｗａｖｃｆｏＩｔ／］　ｅｎｃｏｄｉｎｇ：ａ　ｎｅｗ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｂｅａｍｆｏｍｆｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｆｏｒ　ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　ａｐｅｒｔｕｒｅ　ｒａｄａｒ　ｒｅｍｏｔｅ　ｓｅｎｓｉｎｇ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ　ｏｎ　Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｒｅｍｏｔｅ　Ｓｅｎｓｉｎｇ，２００８，４６（１）：３１—４５．　ｌ７］　Ｆｉｓｃｈｅｒ　Ｃ，Ｓｃｈａｅｆｅｒ　Ｃ，Ｈｅｅｒ　Ｃ．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ＨＲＷＳ　ＳＡＲ［ｃ　Ｊ．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｇｅｏｓｃｉｅｎｅｅ　ａｎｄ　Ｒｅｍｏｔｅ　Ｓｅｎｓｉｎｇ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ（ＩＧＡＲＳＳ）．Ｂａｒｃｅｌｏｎａ，Ｓｐａｉｎ，２００７：１０２４—１０２８　作者简介：曾祥能（１９８３一），男，博士生，主要研究方向为雷达信　号波形编码设计、接收信号处理、波束控制及其最优化设计　通信地址：湖南长沙国防科技大学电子科学与工程学院２所２　室（４１００７３）　Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｅｎｇｘｉａｎｇｎｅｎｇ１０３＠１６３．ｅｏｍ　（编辑：余未）