面向火星精准测绘的雷达成像干涉方法

The precise Mars mapping system based on Spaceborne bistatic interferometric SAR (referred to as Mars bistatic interferometric SAR) is a new system of radar imaging technology which uses bistatic Mars spaceborne SAR formation flight to image terrain. It has important application value in the fields of three-dimensional DEM generation of Mars, terrain and Geomorphology Research of Mars, landing of Mars probe and so on. However, due to the severe orbit bending, low pulse repetition frequency and bad imaging climate of Mars spaceborne bistatic interferometric SAR, its echo has the characteristics of two-dimensional spatial variation, azimuth signal ambiguity and serious phase noise. The existing imaging and interferometric altimetry methods are no longer applicable. Focusing on the basic problems of Mars spaceborne bistatic interferometric SAR, this project will carry out the research work of resolution and echo modeling, azimuth ambiguity-free signal reconstruction, frequency domain imaging processing algorithm, interferometric height measurement method, break through the key technologies of azimuth signal ambiguity-free reconstruction under low repetition frequency and wide bandwidth conditions, and carry out simulation and verification. This research project can improve the basic research level and independent innovation ability of Mars remote sensing exploration in China, and has important scientific significance.

基于星载双基干涉SAR的火星精准测绘系统（简称火星星载双基干涉SAR），是一种利用双基地火星星载SAR编队飞行，对地物成像的新体制雷达成像技术，在火星三维DEM生成、火星地形地貌研究、火星探测器着陆等领域具有重要的应用价值。然而，由于火星星载双基干涉SAR轨道弯曲严重、脉冲重复频率较小、成像气候恶劣等原因，其回波具有二维空变、方位模糊、相位噪声严重等特性，现有的成像与干涉测高方法不再适用。本项目将围绕火星星载双基干涉SAR的基础问题，开展分辨率与回波建模及回波特性分析、方位无模糊信号重建、频域成像处理算法、干涉高度测量方法等研究工作，突破低重频、大带宽条件下方位信号无模糊重建方法等关键技术，并进行仿真验证。本项目的研究可以提高我国在火星遥感探测方面的基础研究水平和自主创新能力，具有重要的科学意义。

本项目针对火星表面全天时、全天候高分辨三维遥感制图的应用背景需求，开展了火星星载双基SAR技术的原理、效能、方法等方面的研究，完成了火星星载双基SAR回波模型与分辨率特性分析、方位信号无模糊重构及性能优化、频域成像算法以及三维SAR成像与高度测量方法等研究内容。提出了基于约束差分进化算法的多通道配置方法，解决了方位欠采样条件下方位多通道重构性能优化问题；建立了火星星载双基SAR高精度解析距离模型，导出了二维回波频谱，提出了基于圆轨双基等效的二维w-k成像算法，解决了轨道弯曲条件下的二维强空变回波高效高精度聚焦问题；建立了双基线阵三维SAR成像测高模式的回波模型，提出了基于稀疏重构的火星星载双基线阵三维SAR成像方法，实现了三维高精度成像与高度测量。所提模型和方法的正确性均通过仿真得到了验证，为推动火星星载双基SAR技术的发展和应用奠定了理论基础。