Ka数字波束合成⁃合成孔径雷达顺轨干涉性能分析

吴思利，王 辉，郑世超，曾朝阳，陈 翔，孙家正，冯利鹏

（上海卫星工程研究所，上海 201109）

0 引言

应用多普勒信息的合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）不能直接提供目标速度信息。经过合成孔径成像过程，不具有径向速度的静态目标会在方位向上聚焦到零多普勒位置［1］，如果直接利用多普勒分析方法得到速度信息则会极大损失频谱进而降低场景分辨率。作为合成孔径原理的重要应用，顺轨干涉SAR 技术能够利用具有时间差的完整分辨率二维相干数据得到场景图像的多普勒偏移，并进一步提取对应的径向速度，已广泛应用到包括洋流测速、地面动目标检测在内的丰富情景中。顺轨干涉（Along-Track Interferometry，ATI）技术由GOLDSTEIN 和ZEBKER 于1987 年提出，并首次在1989 年完成机载实验［2］，此后众多机载系统［3］、航天飞机［4］和卫星进行了ATI 实验或业务运行，获得了优于0.2 m/s 的测速效果。对ATI 的理论分析， ROMEISER 分析并建立了ATI-SAR 结合海洋表面流场的成像机理［5］；有 学者［6-9］提出了针对调频连续波ATI 系统的残留相位差估计方法以及斜视情况下的精度分析方法等。

根据波束宽度与天线尺寸的对应关系，单通道SAR 的顺轨干涉无法满足高增益和宽幅同时实现，这一点对于弱散射特性目标和大工作视角格外重要。SUESS 等［10］提出面向高分宽幅（High Resolu⁃tion Wide Swath，HRWS）的距离向多通道数字波束合成⁃扫描接收技术（Digital Beam Forming Scan-on-Receive，DBF-SCORE）可以有效解决这一问题。发射天线的距离向孔径决定了单脉冲下的场景大小，减小天线高度获得大的照射面积，再利用多个接收孔径信号波束合成，获得理想的观测幅宽与信噪比。……