经过多年的发展,SAR的理论研究已经十分成熟。近年来,双基SAR(Bistatic SAR)和多基SAR(Multi-static SAR)逐渐成为SAR领域的热点研究内容之一。
相对于单基SAR,双基SAR有以下优势:
1. 隐蔽性好。由于收发分置,接收平台不发射信号,因此不容易被探测;
2. 能够多角度探测目标。传统雷达只能获取目标的后向雷达散射特性。而使用双基构型,可以从前向、侧向、后向多角度对目标进行探测。尤其是对隐身目标的探测能力,大大强于传统雷达;
3. 系统灵活,收发平台之间可以根据需要任意配置,而且相互独立。
在此基础上发展而来的被动双基SAR,则是充分利用现有的信号源,构建SAR探测系统。能够利用的信号源有广播卫星、通讯卫星、GSM信号、调频广播等。
相对于其他的信号源,导航卫星有着卫星数量多,覆盖范围广,信号稳定等优势。因此,利用导航卫星作为信号源的双基SAR(GNSS-SAR)尤其受到研究人员的关注。
最早于2002年,澳大利亚新南威尔士大学的Li Yong-hong等人将SAR概念应用到GPS系统,提出了利用GPS信号对地面进行成像,并在MATLAB中构建了仿真环境,对固定接收机和运动接收机进行了成像仿真,获得了初步结果。
2006年,英国曼彻斯特大学的M Usman等人对地面固定式接收机场景进行了研究,使用聚束式SAR的方式利用地表GPS反射信号进行成像。由于接收机为固定方式,相对运动只能由GPS卫星提供,为了提高方位向分辨率,采取了长时间合成孔径的方式,来获取较大的方位向扫描角。
上图的仿真结果验证了系统和算法的可行性,但由于使用了固定式接收机,合成孔径时间达到了6个小时,因此不具备实际可操作性。而且,实际场景的成像结果也不理想,目标无法辨识。
英国伯明翰大学的微波集成系统实验室(MISL)的Mikhail Cherniakov和Michail Antoniou等人,提出了SS-BSAR概念,利用导航卫星作为机会辐射源,使用空地双基SAR模式进行地表成像,并在此方向进行了深入的研究。
图 SS-BSAR系统拓扑结构
伯明翰大学开展了实验,首次利用GLONASS卫星信号获得了地表SAR图像。随后,又陆续进行了地面轨道、车载、机载运动接收机实验。实验结果如下图所示。
利用导航卫星反射信号(GNSS-R)进行遥感探测,具有设备简单、功耗低、覆盖范围广、工作时间长等优势。基于GNSS-R信号,使用SAR信号处理的方法,对地表进行成像,是GNSS-R遥感的新方向,也是卫星导航系统的新领域应用。
原文始发于微信公众号(雷达通信电子战):射频易商城