智能SAR系統(tǒng)概念和體系架構(gòu)研究

常文勝，江 濤，胡學(xué)成

(南京電子技術(shù)研究所，江蘇 南京 210039)

0 引言

為應(yīng)對(duì)復(fù)雜地理和電磁環(huán)境對(duì)雷達(dá)探測(cè)性能的影響，美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室(AFRL)及其國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)先后資助多項(xiàng)研究，從基于知識(shí)的雷達(dá)(KB-Radar)、知識(shí)輔助的傳感器信號(hào)處理與專家推理到知識(shí)輔助雷達(dá)(KA-Radar)，提升雷達(dá)適應(yīng)環(huán)境的能力。2006年，文獻(xiàn)[1]提出了認(rèn)知雷達(dá)的概念，認(rèn)知雷達(dá)是引入并模仿生物認(rèn)知特性的新一代智能雷達(dá)系統(tǒng)，具有完善的接收和發(fā)射自適應(yīng)特征，通過(guò)與環(huán)境的不斷交互和學(xué)習(xí)，獲取環(huán)境信息，結(jié)合先驗(yàn)知識(shí)和推理，閉環(huán)優(yōu)化調(diào)整發(fā)射通道和接收通道的參數(shù)，提高雷達(dá)在復(fù)雜、時(shí)變及未知電磁環(huán)境與地理環(huán)境下的對(duì)目標(biāo)的探測(cè)性能。2014年，文獻(xiàn)[2]結(jié)合認(rèn)知雷達(dá)概念給出了認(rèn)知雷達(dá)的系統(tǒng)架構(gòu)和處理架構(gòu)。但上述基于認(rèn)知雷達(dá)的智能雷達(dá)系統(tǒng)研究均針對(duì)的是常規(guī)目標(biāo)探測(cè)雷達(dá)，由于常規(guī)目標(biāo)探測(cè)雷達(dá)與SAR的目標(biāo)對(duì)象、信息獲取方式、信號(hào)處理方式及對(duì)載體平臺(tái)需求的差異性較大，基于常規(guī)目標(biāo)探測(cè)雷達(dá)的認(rèn)知雷達(dá)系統(tǒng)架構(gòu)并不完全適用于SAR系統(tǒng)。文獻(xiàn)[3～5]僅針對(duì)SAR系統(tǒng)的發(fā)射信號(hào)、信息獲取方式等局部點(diǎn)的自適應(yīng)優(yōu)化開展了相應(yīng)的研究。

本文結(jié)合“認(rèn)知”概念，從SAR系統(tǒng)應(yīng)用與發(fā)展出發(fā)，探討智能SAR系統(tǒng)概念，給出智能SAR系統(tǒng)的體系架構(gòu)。

1 SAR系統(tǒng)應(yīng)用與發(fā)展

經(jīng)典的SAR成像模式是基于勻速直線運(yùn)動(dòng)的正側(cè)視成像，成像模式為條帶、聚束、掃描。早期的SAR系統(tǒng)安裝在有人飛機(jī)上，作為偵察設(shè)備使用。早期的經(jīng)典SAR系統(tǒng)的技術(shù)特征如表1所示。

表1 早期經(jīng)典SAR系統(tǒng)的技術(shù)特征

由于SAR具備全天時(shí)、全天候、廣視域的優(yōu)點(diǎn)，引起了各功能系統(tǒng)和平臺(tái)的關(guān)注，對(duì)SAR系統(tǒng)在不同平臺(tái)上的應(yīng)用提出了需求；科技人員對(duì)SAR原理研究的不斷深入，從二維到多維、從靜止目標(biāo)到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，不斷拓展著SAR系統(tǒng)的功能。在需求和科學(xué)研究的牽引下，到目前為止，SAR系統(tǒng)的功能和應(yīng)用已十分豐富，具體如表2所示。

表2目前SAR系統(tǒng)的技術(shù)特征

平臺(tái)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)方式波束與航線關(guān)系成像模式圖像使用信息提取有人偵察飛機(jī)適應(yīng)平臺(tái)和適應(yīng)成像相結(jié)合前側(cè)視正側(cè)視后側(cè)視條帶、聚束、掃描、滑動(dòng)聚束、圓周、TOP干涉、MTI偵察或測(cè)繪半自動(dòng)圖像智能處理系統(tǒng)衛(wèi)星適應(yīng)平臺(tái)和適應(yīng)成像相結(jié)合前側(cè)視正側(cè)視后側(cè)視條帶、聚束、掃描、滑動(dòng)聚束、Mosaic、TOP、干涉、三維偵察或測(cè)繪半自動(dòng)圖像智能處理系統(tǒng)大、中、小各類無(wú)人機(jī)適應(yīng)平臺(tái)為主,適應(yīng)成像為輔前側(cè)視正側(cè)視后側(cè)視條帶、聚束、掃描、滑動(dòng)聚束、圓周、TOP、干涉、三維、MTI偵察或測(cè)繪或目標(biāo)指示半自動(dòng)圖像智能處理系統(tǒng)戰(zhàn)斗機(jī)適應(yīng)平臺(tái)前側(cè)視前視條帶、聚束、滑動(dòng)聚束、MTI目標(biāo)指示或打擊半自動(dòng)圖像智能處理系統(tǒng)導(dǎo)彈適應(yīng)平臺(tái)前側(cè)視前視條帶、聚束、MTI目標(biāo)打擊自動(dòng)

圖1 雙基前視成像示意圖

1.1 波束與航線關(guān)系

由表2可知，目前SAR系統(tǒng)或SAR功能幾乎已應(yīng)用到了所有的空基與天基平臺(tái)上，波束與航線的關(guān)系在需求的牽引下由最有利于成像的正側(cè)視擴(kuò)展為前側(cè)視、正側(cè)視、后側(cè)視乃至于前視，需要強(qiáng)調(diào)的是常規(guī)單基SAR系統(tǒng)由于在平臺(tái)前進(jìn)方向的切線上不能形成有效的合成孔徑，從而不能實(shí)現(xiàn)平臺(tái)前進(jìn)方向的合成孔徑高分辨成像，但采用如圖1所示的雙基成像，則可實(shí)現(xiàn)相對(duì)接收站的前視成像[6]。

1.2 成像模式

成像模式在經(jīng)典的條帶、聚束、掃描模式的基礎(chǔ)上發(fā)展出了滑動(dòng)聚束、Mosaic、圓跡、TOP、干涉、三維等成像模式及基于SAR圖像的MTI(運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè))模式(如圖2～圖4所示)：

圖2 經(jīng)典的掃描模式和標(biāo)準(zhǔn)的TOP模式

1)經(jīng)典掃描模式等寬幅成像模式

圖2(a)為經(jīng)典的掃描模式示意圖，通過(guò)天線俯仰向波束在不同距離子帶間的輪換拓展成像幅寬，不同距離子帶利用的方位向波束不一致，有的距離子帶是方位向中心波束照射，有的距離子帶是方位向3 dB波束寬度的邊緣波束照射的，從而導(dǎo)致不同距離子帶的回波強(qiáng)弱不同，影響了整體圖像的層次感；在經(jīng)典掃描模式的基礎(chǔ)上發(fā)展出了TOP模式[7]。標(biāo)準(zhǔn)的TOP模式工作示意圖如圖2(b)所示，俯仰向波束切換到相應(yīng)的距離子帶時(shí)，方位向波束進(jìn)行一個(gè)小角度的掃描，從而使得每個(gè)距離子帶所利用的方位向波束是一致的，提升了整體圖像的層次感。

圖3 聚束等高分辨成像模式示意圖

2)經(jīng)典聚束模式等寬幅成像模式

圖3(a)為經(jīng)典的聚束模式示意圖，控制波束始終跟蹤成像區(qū)域的中心，增大成像區(qū)域與雷達(dá)視線間的轉(zhuǎn)角，提升方位向分辨率，但方位成像區(qū)域受限于方位向波束寬度。針對(duì)聚束SAR的這一缺點(diǎn)發(fā)展出了滑動(dòng)聚束SAR[8],其工作示意圖如圖3(b)所示，在成像過(guò)程中雷達(dá)波束始終照射遠(yuǎn)離成像區(qū)域的某個(gè)虛擬的焦點(diǎn)，因而雷達(dá)波束在成像區(qū)域上以低于雷達(dá)方位向移動(dòng)速度的速度移動(dòng)，從而相對(duì)聚束SAR提升了方位向成像寬度；圖3(c)為Mosaic模式工作示意圖[9]，通過(guò)相控陣靈活的波束指向?qū)崿F(xiàn)方位向和距離向的多點(diǎn)聚束，從而拓展聚束模式下的方位向和距離向成像區(qū)域；圖3(d)為圓跡SAR工作示意圖[10]，雷達(dá)平臺(tái)作360°圓周運(yùn)動(dòng)，波束始終指向同一場(chǎng)景區(qū)域，具有以下特點(diǎn)：①能夠獲取目標(biāo)在各方向的散射特征，提高目標(biāo)識(shí)別和地物分類精度；②拓寬波數(shù)域有效帶寬，理論分辨率達(dá)亞波長(zhǎng)量級(jí)；③所形成的圓周合成孔徑能夠獲取目標(biāo)的3維位置信息。

3)多天線SAR系統(tǒng)工作模式

基于多天線的順軌干涉或交軌干涉SAR系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)基于SAR圖像的地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)或地面高程的反演[11-12](如圖4(a)和圖4(b)所示)；采用垂直于平臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向的大陣列或通過(guò)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)等效形成一個(gè)大陣列，則可實(shí)現(xiàn)對(duì)地面場(chǎng)景的真三維成像[13](如圖4(c)所示)。

1.3 平臺(tái)運(yùn)動(dòng)方式

SAR功能的擴(kuò)展來(lái)自于需求的牽引，因此只有適應(yīng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方式，才能發(fā)揮出平臺(tái)應(yīng)有的功能，尤其是面向戰(zhàn)斗機(jī)或?qū)椀却驌羝脚_(tái)，必須能夠適應(yīng)平臺(tái)的機(jī)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)軌跡成像[14](如圖5所示)。

圖4 多天線SAR系統(tǒng)工作示意圖

圖5 機(jī)動(dòng)軌跡下SAR成像

1.4 圖像使用與信息提取方式

高分辨圖像雖然提供了目標(biāo)的更多細(xì)節(jié)信息，但同時(shí)也提供了影響目標(biāo)自動(dòng)檢測(cè)的大量的無(wú)效信息，給目標(biāo)的自動(dòng)檢測(cè)帶來(lái)了較大的困難。雖然目前深度學(xué)習(xí)算法已經(jīng)在基于光學(xué)圖像的目標(biāo)檢測(cè)、識(shí)別與跟蹤領(lǐng)域取得了很大的進(jìn)步和一定的成績(jī)，但仍然是針對(duì)特定的目標(biāo)和特定的應(yīng)用場(chǎng)景的。SAR圖像相對(duì)于光學(xué)圖像，具有如下特點(diǎn)：1)電磁頻譜不同，目標(biāo)的響應(yīng)特性不同；2)SAR圖像為相干成像，圖像中存在相干斑噪聲；3)光學(xué)圖像是基于角度分辨的圖像，SAR圖像是基于距離分辨的圖像，在有高度起伏時(shí)，容易發(fā)生迎坡縮短、迭掩等現(xiàn)象。SAR圖像與光學(xué)圖像之間的以上差異，為基于光學(xué)圖像的目標(biāo)檢測(cè)、識(shí)別與跟蹤算法移植到SAR圖像上帶來(lái)了很大的困難，且受限于各種條件，目前的SAR 目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)相對(duì)于應(yīng)用于深度學(xué)習(xí)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)，如 Image Net、MNIST 等，屬于小樣本數(shù)據(jù)庫(kù)，也限制了深度學(xué)習(xí)在SAR圖像信息提取中的應(yīng)用。因此，直到目前為止，基于SAR圖像的目標(biāo)檢測(cè)、識(shí)別與跟蹤等信息提取方面，仍然未能實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化。絕大部分SAR系統(tǒng)采用的均是需要人工參與的半自動(dòng)圖像智能處理系統(tǒng)[15]，基于SAR圖像制導(dǎo)的導(dǎo)引頭是在先驗(yàn)信息的支撐下，實(shí)現(xiàn)特定場(chǎng)景特定目標(biāo)的自動(dòng)匹配與識(shí)別。

1.5 小結(jié)

以上從波束與航線關(guān)系、成像模式、平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方式、圖像使用與信息提取方式等方面分析和總結(jié)了目前SAR系統(tǒng)的技術(shù)特征，可知：

1)目前SAR的系統(tǒng)工作模式已非常豐富，可針對(duì)不同的應(yīng)用目的獲取不同程度的目標(biāo)信息；

2)SAR系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)不僅僅關(guān)系到雷達(dá)系統(tǒng)自身，與平臺(tái)的配置方式、運(yùn)動(dòng)方式密切相關(guān)；

3)受限于SAR圖像的信息提取不能完全自動(dòng)化，SAR系統(tǒng)目前未能形成一個(gè)完整的閉環(huán)調(diào)整系統(tǒng)。

2 智能SAR系統(tǒng)概念和體系架構(gòu)

2.1 智能SAR系統(tǒng)概念

傳統(tǒng)的SAR系統(tǒng)，針對(duì)特定平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)特性和運(yùn)行軌跡，構(gòu)建成像幾何，設(shè)計(jì)成像及運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償算法，確立對(duì)應(yīng)的工作模式，按照各工作模式分析計(jì)算雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要素，確定系統(tǒng)架構(gòu)和工作體制，分析成像處理所需的資源，完成雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)；在系統(tǒng)工作時(shí)，獲取確定的幾種不同分辨率的圖像，基于圖像實(shí)現(xiàn)目標(biāo)信息的提取?？芍獋鹘y(tǒng)SAR系統(tǒng)從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)工作、圖像處理、信息提取整個(gè)過(guò)程按照“流水”的方式進(jìn)行，沒(méi)有從最優(yōu)化目標(biāo)信息獲取的本源出發(fā)，成像算法難以跟隨平臺(tái)的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行調(diào)整，硬件系統(tǒng)與算法的融合程度不高，存在工作模式固化、靈活度不夠、資源配置優(yōu)化度低的缺點(diǎn)。

受蝙蝠回聲定位系統(tǒng)及認(rèn)知過(guò)程的啟發(fā)，文獻(xiàn)[1]首次提出了認(rèn)知雷達(dá)的概念，通過(guò)從發(fā)射、接收、處理構(gòu)成一個(gè)動(dòng)態(tài)的閉環(huán)反饋回路，對(duì)環(huán)境和目標(biāo)信息實(shí)時(shí)感知和記憶，基于知識(shí)庫(kù)，實(shí)時(shí)優(yōu)化雷達(dá)發(fā)射和接收處理模式，達(dá)到與目標(biāo)及環(huán)境的最優(yōu)匹配，并在與環(huán)境和目標(biāo)的交互中持續(xù)不斷的學(xué)習(xí)，逐步持續(xù)提升雷達(dá)的智能化能力。實(shí)際上，蝙蝠在捕食過(guò)程中，不僅依據(jù)其捕食對(duì)象調(diào)整其發(fā)射的超聲波的幅度、頻率和時(shí)間間隔，還在不斷調(diào)整其飛行曲線，且經(jīng)常進(jìn)行群體性協(xié)作捕食，每個(gè)蝙蝠發(fā)射的超聲波并不會(huì)相互干擾。

針對(duì)傳統(tǒng)SAR系統(tǒng)的缺點(diǎn)，在蝙蝠回聲定位和捕食過(guò)程的啟發(fā)下，提出智能SAR系統(tǒng)的概念內(nèi)涵如下：

1)自主感知外界環(huán)境或接收其它系統(tǒng)信息，解析戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，以任務(wù)或目標(biāo)信息的獲取為目標(biāo)，實(shí)時(shí)規(guī)劃或優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行方式，包含平臺(tái)的配置方式、各平臺(tái)的飛行軌跡、成像模式的設(shè)計(jì)。

2)成像處理及運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償算法與系統(tǒng)深化融合，從系統(tǒng)層面完成成像處理流程，降低處理資源需求。以一組大斜視聚束高分辨成像參數(shù)為例，設(shè)作用距離150 km，分辨率0.3 m，聚束中心角60°，幅寬2 km,系統(tǒng)工作的中心頻率為10 GHz，按照以上設(shè)定參數(shù)計(jì)算，成像期間聚束照射區(qū)域共同的距離徙動(dòng)超過(guò)15 km。若不從系統(tǒng)層面融合成像流程，考慮距離徙動(dòng)的影響，距離向采樣點(diǎn)數(shù)需增加到幅寬所需的8倍以上，成像處理器不僅需完成8倍以上成像幅寬的距離脈壓，還需通過(guò)插值或頻域位移相位因子完成相應(yīng)的徙動(dòng)校正；若從系統(tǒng)層面進(jìn)行考慮，通過(guò)采樣起始波門的變化完成成像期間聚束照射區(qū)域共同距離徙動(dòng)的校正，而距離向采樣點(diǎn)數(shù)也僅需考慮成像幅寬、信號(hào)脈寬及成像區(qū)域內(nèi)部的距離徙動(dòng)差即可。

3)建立處理或信息提取端到系統(tǒng)規(guī)劃或設(shè)計(jì)端的閉環(huán)調(diào)整環(huán)路，依據(jù)成像結(jié)果或目標(biāo)信息提取效果實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)動(dòng)態(tài)閉環(huán)優(yōu)化調(diào)整。

4)構(gòu)建知識(shí)庫(kù)，建立知識(shí)、評(píng)估、更新的閉環(huán)，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)的積累和知識(shí)的學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)能力自提升。

以上從目標(biāo)信息提取的角度出發(fā)闡述了智能SAR系統(tǒng)的內(nèi)涵，隨著SAR技術(shù)的發(fā)展和SAR系統(tǒng)效能的發(fā)揮，世界各國(guó)開始重視SAR干擾技術(shù)的研究，研制了大量的干擾設(shè)備，SAR系統(tǒng)面臨著越來(lái)越復(fù)雜的電磁環(huán)境，因此智能SAR系統(tǒng)還應(yīng)能自主感知外界電磁環(huán)境，選擇合適的工作頻點(diǎn)和工作波形，增強(qiáng)主動(dòng)抗干擾能力；基于知識(shí)庫(kù)依據(jù)成像結(jié)果或目標(biāo)信息提取效果選擇合適的抗干擾策略，組織合理的抗干擾系統(tǒng)資源，實(shí)現(xiàn)良好的干擾抑制；通過(guò)知識(shí)庫(kù)的更新，提升系統(tǒng)的抗干擾能力。

2.2 智能SAR系統(tǒng)體系架構(gòu)

如圖6所示，前視SAR成像需要至少兩個(gè)平臺(tái)協(xié)同完成，且多個(gè)平臺(tái)也可協(xié)同抗干擾或形成集群提升作戰(zhàn)效能，因此從網(wǎng)絡(luò)化和單系統(tǒng)兩個(gè)層面給出了智能SAR系統(tǒng)的體系架構(gòu)。

網(wǎng)絡(luò)化智能SAR系統(tǒng)體系架構(gòu)如圖6所示。全局決策中心依托動(dòng)態(tài)知識(shí)庫(kù)，根據(jù)任務(wù)目標(biāo)，實(shí)時(shí)規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)化SAR系統(tǒng)平臺(tái)的幾何構(gòu)型、各個(gè)SAR系統(tǒng)平臺(tái)的飛行軌跡、各個(gè)SAR系統(tǒng)的波束協(xié)同掃描方式及相關(guān)的工作參數(shù)，控制各個(gè)SAR系統(tǒng)協(xié)同工作；性能評(píng)估中心基于動(dòng)態(tài)知識(shí)庫(kù)，依據(jù)成像結(jié)果及目標(biāo)信息提取結(jié)果，對(duì)照任務(wù)目標(biāo)實(shí)施性能評(píng)估，并將評(píng)估結(jié)果發(fā)給全局決策中心，形成反饋環(huán)路，全局決策中心依據(jù)性能評(píng)估結(jié)果實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)整平臺(tái)幾何構(gòu)型、飛行軌跡、波束協(xié)同掃描方式及各系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)；動(dòng)態(tài)知識(shí)庫(kù)依據(jù)性能評(píng)估中心的輸入及外源信息，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的自迭代、自進(jìn)化和自更新。全局決策中心、動(dòng)態(tài)知識(shí)庫(kù)、性能評(píng)估中心并不是一個(gè)單獨(dú)存在于各個(gè)SAR系統(tǒng)之外的實(shí)體單元，而是可以依托在網(wǎng)絡(luò)中任何一個(gè)SAR系統(tǒng)中的功能模塊。

圖6 網(wǎng)絡(luò)化智能SAR系統(tǒng)體系架構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)化智能SAR系統(tǒng)的主要應(yīng)用場(chǎng)景如下：

1)雙(多)基協(xié)同前視或后視；

2)雙(多)基協(xié)同連續(xù)波工作，發(fā)射站后置，接收站前出，提升射頻隱身能力；

3)雙(多)基協(xié)同，實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)多視角成像，提升目標(biāo)快速識(shí)別能力；

4)蜂群協(xié)同，實(shí)現(xiàn)廣域高分寬幅成像監(jiān)視；

5)分布式MIMO協(xié)同，提升干涉測(cè)高、三維成像及運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、成像能力；

6)分布式相參，提升系統(tǒng)成像距離及成像分辨率

圖7 單系統(tǒng)智能SAR體系架構(gòu)

單系統(tǒng)智能SAR體系架構(gòu)如圖7所示。單系統(tǒng)決策中心依托動(dòng)態(tài)知識(shí)庫(kù)，根據(jù)全局決策中心的指令或任務(wù)目標(biāo)，結(jié)合感知通道感知到的環(huán)境信息，實(shí)時(shí)規(guī)劃系統(tǒng)的工作模式，包含成像模型的構(gòu)建、平臺(tái)運(yùn)動(dòng)軌跡的規(guī)劃、波束的掃描模式、天線方向圖的重構(gòu)方式、發(fā)射通道和接收通道工作參數(shù)的配置、工作波形的選擇、抗干擾策略的決策、成像及抗干擾算法的優(yōu)化等。然后依據(jù)成像及運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)乃惴鞒?，結(jié)合系統(tǒng)的發(fā)射通道、接收通道，從系統(tǒng)層面分配成像及運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)奶幚砹鞒蹋缢惴鞒讨械臅r(shí)域乘法可在發(fā)射通道中實(shí)施，算法流程中的位移補(bǔ)償、徙動(dòng)校正等可在接收通道中實(shí)施。性能評(píng)估中心基于動(dòng)態(tài)知識(shí)庫(kù)，依據(jù)成像結(jié)果及目標(biāo)信息提取結(jié)果，對(duì)照任務(wù)目標(biāo)實(shí)施性能評(píng)估，并將評(píng)估結(jié)果發(fā)給單系統(tǒng)決策中心，形成反饋環(huán)路；對(duì)成像或目標(biāo)信息提取結(jié)果的評(píng)估現(xiàn)階段或在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，需要人工交互才能完成良好的性能評(píng)估，隨著人工智能技術(shù)的進(jìn)步，智能化水平將逐步達(dá)到無(wú)需人工參與的程度。動(dòng)態(tài)知識(shí)庫(kù)以環(huán)境特征庫(kù)(地理環(huán)境、雜波環(huán)境、電磁環(huán)境)、算法庫(kù)、策略庫(kù)、評(píng)估庫(kù)為知識(shí)池，在知識(shí)池的基礎(chǔ)上將SAR系統(tǒng)的原理與實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景結(jié)合，在學(xué)習(xí)SAR系統(tǒng)任務(wù)執(zhí)行實(shí)例的基礎(chǔ)上，提煉、優(yōu)化任務(wù)執(zhí)行功能配置庫(kù)，并可通過(guò)仿真進(jìn)行自主進(jìn)化、自主提升；智能SAR系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)SAR系統(tǒng)，將沒(méi)有工作模式的概念，整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)度以任務(wù)執(zhí)行系統(tǒng)功能配置庫(kù)為控制單元進(jìn)行調(diào)度。在處理層面，通過(guò)高速數(shù)據(jù)通信鏈路將多個(gè)SAR系統(tǒng)的處理資源實(shí)現(xiàn)“云連接”，共享“處理云”的資源。

2.3 智能SAR系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

智能SAR系統(tǒng)既是設(shè)計(jì)理念，也是未來(lái)SAR系統(tǒng)的發(fā)展方向。作為設(shè)計(jì)理念，在現(xiàn)階段SAR硬件和軟件技術(shù)水平的基礎(chǔ)上，貫徹智能SAR系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念，提升SAR系統(tǒng)的能力；作為實(shí)際SAR系統(tǒng)的發(fā)展方向，從功能應(yīng)用的實(shí)際需求出發(fā)，開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。智能SAR系統(tǒng)涉及到的主要關(guān)鍵技術(shù)如下：

1)建立目標(biāo)信息提取能力與SAR圖像性能邊界的映射關(guān)系。

目前對(duì)SAR圖像的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有空間分辨率、峰值旁瓣比、積分旁瓣比、等效視數(shù)、輻射分辨率等指標(biāo)，這些指標(biāo)主要從圖像的角度反映了SAR圖像的性能，沒(méi)有從有利于目標(biāo)信息提取的角度形成SAR圖像性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2)多角度提升SAR圖像目標(biāo)自動(dòng)信息提取能力

基于SAR圖像的目標(biāo)信息自動(dòng)提取是智能SAR系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的一環(huán)，是智能SAR系統(tǒng)閉環(huán)回路中的關(guān)鍵點(diǎn)。一方面SAR圖像與光學(xué)圖像有很大的差異，另一方面SAR圖像的樣本相對(duì)偏少?；谝陨蟽煞矫娴目紤]，一方面研究提升SAR圖像光學(xué)特性的方法，如通過(guò)多視角降低SAR圖像的角度敏感度、通過(guò)多個(gè)頻帶信息的融合提升SAR圖像目標(biāo)的輪廓完整性、采用基于電磁散射模型的SAR成像方法等；一方面開展SAR圖像的精細(xì)化電磁仿真研究，基于精細(xì)化電磁仿真豐富SAR圖像的數(shù)據(jù)庫(kù)，提升基于深度學(xué)習(xí)的SAR圖像自動(dòng)信息提取能力。

3)支撐智能SAR系統(tǒng)體系架構(gòu)實(shí)現(xiàn)的先進(jìn)基礎(chǔ)技術(shù)。

支撐智能SAR系統(tǒng)體系架構(gòu)實(shí)現(xiàn)的先進(jìn)基礎(chǔ)技術(shù)主要有以下幾個(gè)方面：①?gòu)V域高精度時(shí)、空、頻、相同步網(wǎng)絡(luò)，支撐網(wǎng)絡(luò)化智能SAR系統(tǒng)分布式MIMO和分布式相參能力的實(shí)現(xiàn)；②高速無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，支撐“處理云”的實(shí)現(xiàn)；③頻率、極化、方向圖可重構(gòu)天線，頻率、帶寬、功率、波形可調(diào)節(jié)發(fā)射通道及頻率、帶寬、采樣起始波門可調(diào)節(jié)接收通道支撐智能SAR系統(tǒng)自適應(yīng)優(yōu)化匹配目標(biāo)信息的提取。

3 結(jié)束語(yǔ)

在認(rèn)知雷達(dá)的基礎(chǔ)上，結(jié)合SAR系統(tǒng)特點(diǎn)和應(yīng)用與發(fā)展，探討智能SAR系統(tǒng)的概念，分析了其內(nèi)涵，從最優(yōu)化目標(biāo)信息提取的本源出發(fā)，給出了網(wǎng)絡(luò)化智能SAR系統(tǒng)和單系統(tǒng)智能SAR的體系架構(gòu)，涵蓋了平臺(tái)配置方式、平臺(tái)運(yùn)動(dòng)軌跡、雷達(dá)系統(tǒng)等與成像密切相關(guān)的要素，分析了其涉及的關(guān)鍵技術(shù)，給未來(lái)SAR系統(tǒng)的發(fā)展提供了一條思路。■