分布式小卫星MIMO-SAR超高分辨成像方法

杨 军，周 芳

(1.合肥工业大学 计算机与信息学院，安徽 合肥 230009；2.工业安全与应急技术安徽省重点实验室，安徽 合肥 230601)

多发多收合成孔径雷达(Multiple-Input Multiple-Output Synthetic Aperture Radar，MIMO-SAR)克服了单通道合成孔径雷达高分辨与宽测绘带之间的矛盾，是星载合成孔径雷达系统未来的重点发展方向[1-2]。相控阵天线技术是实现星载MIMO-SAR工作模式的一种主要途径[3-4]，但其极大地增加了雷达的研制成本，而分布式小卫星由于发射灵活、研制周期短、成本低等优点，已成为未来实现星载MIMO-SAR工作模式的另一途径[5-6]。分布式小卫星可以通过控制天线波束指向，多个天线同时发射和接收多个频段信号来完成星载聚束MIMO-SAR构型，实现高分辨率宽测绘带成像。

聚束模式是合成孔径雷达获取高分辨目标图像的主要手段，该模式下全孔径回波信号的多普勒带宽较大。为了避免回波信号出现多普勒混叠，一般要求系统脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency，PRF)大于多普勒带宽，但这将大大限制观测场景的测绘带宽。为了获得大测绘带宽，有两类MIMO-SAR算法被广泛使用：抑制距离模糊算法和方位解模糊算法。抑制距离模糊算法常常通过方位相位编码(Azimuth Phase Coding，APC)来实现[7-8]。但是，这类算法要求系统脉冲重复频率大于回波信号的多普勒带宽，这无疑会增加雷达接收机采集的数据量，导致卫星存储压力过大。因此，星载聚束MIMO-SAR通常希望工作在低脉冲重复频率模式中，通过使用方位解模糊算法来消除方位模糊。文献[9]利用空间自由度对全孔径信号进行空域滤波，从而消除信号的方位模糊；……