專利名稱：星載超高分辨率滑動(dòng)聚束sar成像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航天和微波遙感的交叉技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種針對(duì)星載SAR
(Synthetic Aperture Radar,合成孔徑雷達(dá))新工作模式-滑動(dòng)聚束SAR (Sliding
Spotlight Synthetic Aperture Radar)的成像處理方法。
背景技術(shù)：
星載滑動(dòng)聚束SAR的工作模式是一種新穎的介于條帶模式和聚束模式之間的SAR工作模式。通過控制天線輻照區(qū)在地面移動(dòng)的速度來控制方位向分辨率，成像的面積比聚束SAR大，分辨率高于相同天線尺寸的條帶SAR。在分辨率降低很小的前提下，星載滑動(dòng)聚束SAR可以獲得比聚束SAR更大的方位向成像帶寬度，在高分辨率和大面積成像中做出很好的權(quán)衡；同時(shí)天線在方位向依次掃描每個(gè)散射中心，避免了傳統(tǒng)聚束模式由于方位向天線加權(quán)不均勻?qū)е碌膱D像信噪比沿方位向分布不均勻的問題。該模式對(duì)重要目標(biāo)所在地域可以進(jìn)行分辨率的靈活配置，減少星載條帶SAR初次偵察虛警、漏警的概率，加快了在航天偵察中甄別目標(biāo)的速度，具有重要的軍事應(yīng)用價(jià)值。目前，子孔徑BAS (baseband azimuth scaling,基帶方位向變標(biāo))算法是高效高精度處理星載滑動(dòng)聚束SAR數(shù)據(jù)的新穎算法，該算法基于線性孔徑的距離歷程，通過子孔徑的合理劃分和解旋轉(zhuǎn)處理，高效率的解決了由于星載滑動(dòng)聚束SAR特有的天線方位向掃描規(guī)律造成的慢時(shí)間域欠采樣問題和圖像域折迭問題。該方法已被證明能夠解決中等分辨率(X波段下米級(jí)分辨率)的星載滑動(dòng)聚束SAR成像處理問題。然而，星載滑動(dòng)聚束SA R正朝著高分辨率(如X波段下分米級(jí)分 辨率)發(fā)展。當(dāng)分辨率足夠高時(shí)，一方面，星載滑動(dòng)聚束SAR對(duì)應(yīng)的超長(zhǎng)合成孔徑引起非線性孔徑問題，如果仍然沿用當(dāng)前基于線性孔徑的距離歷程來處理數(shù)據(jù)，將導(dǎo)致嚴(yán)重的方位向散焦；另一方面，高分辨率下方位匹配濾波器的方位向移變問題凸顯出來，而現(xiàn)有BAS算法使用固定線性調(diào)頻率的解旋轉(zhuǎn)處理，不能適應(yīng)方位調(diào)頻率的方位向移變，導(dǎo)致測(cè)繪區(qū)方位向邊緣成像質(zhì)量顯著下降。這些問題是目前已有的包括子孔徑BAS算法在內(nèi)的所有星載滑動(dòng)聚束SAR成像算法無法解決的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了有效解決適用于星載超高分辨率滑動(dòng)聚束SAR的成像處理問題，提出了一種基于分段式的線性孔徑距離歷程和非線性調(diào)頻解旋轉(zhuǎn)處理的星載滑動(dòng)聚束SAR成像算法。本算法處理精度高，適用于處理超高分辨率下的回波數(shù)據(jù)；同時(shí)本發(fā)明相對(duì)于已有高效BAS算法，在保證高處理精度的同時(shí)，計(jì)算量不大，具有高的執(zhí)行效率。本發(fā)明技術(shù)方案的基本思路是:首先，將星載滑動(dòng)聚束SAR—次觀測(cè)獲得的全孔徑數(shù)據(jù)劃分為若干子孔徑，在每個(gè)子孔徑分別建立該子孔徑下的局部線性孔徑距離歷程模型，通過使用這種分段式的線性孔徑距離歷程，避免了超長(zhǎng)合成孔徑帶來的非線性孔徑問題，不過，分段線性孔徑距離歷程額外帶來了不同子孔徑下聚焦位置和相位不一致問題；然后，對(duì)每段子孔徑數(shù)據(jù)進(jìn)行子孔徑聚焦處理，同時(shí)補(bǔ)償由于分段線性孔徑距離歷程帶來的聚焦位置和相位不一致；最后，將各子孔徑數(shù)據(jù)合成為全孔徑數(shù)據(jù)，通過非線性調(diào)頻解旋轉(zhuǎn)，解決方位向大測(cè)繪帶寬帶來的方位向移變問題。本發(fā)明技術(shù)方案是:已知星載滑動(dòng)聚束SAR發(fā)射信號(hào)的參數(shù)是:中心頻率&，帶寬調(diào)頻率&，波長(zhǎng)λ，脈沖重復(fù)頻率PRF，波束多普勒帶寬Ba，inst。已知星載滑動(dòng)聚束SAR在某次觀測(cè)過程中的參數(shù)是:總觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)度T.，總觀測(cè)時(shí)間中心時(shí)刻ta，ref,測(cè)繪帶中心地距(ground range)rmid,平均衛(wèi)星等效速度,衛(wèi)星等效速度的平方值隨時(shí)間變化率V，滑動(dòng)聚束SAR旋轉(zhuǎn)中心斜距(the vector distance to therotation center) rMt(!,變標(biāo)距離(the scaling range) rscl0。在上述觀測(cè)過程中，星載滑動(dòng)聚束SAR觀測(cè)目標(biāo)獲得回波數(shù)據(jù)Sci (t, τ )，其中t表示慢時(shí)間，τ表示快時(shí)間。以sQ(t，τ)為作為成像的數(shù)據(jù)，對(duì)于觀測(cè)范圍內(nèi)的任意地距值r，采用以下步驟完成該地距上方位向觀測(cè)范圍內(nèi)目標(biāo)的成像聚焦:第一步:子孔徑二維頻域數(shù)據(jù)獲取首先，利用下式計(jì)算子孔徑處理帶寬Ba，pM。:
權(quán)利要求
1.一種星載超高分辨率滑動(dòng)聚束SAR成像方法，其特征在于，包括下述步驟: 已知星載滑動(dòng)聚束SAR發(fā)射信號(hào)的參數(shù)是:中心頻率，帶寬&，調(diào)頻率&，波長(zhǎng)λ，脈沖重復(fù)頻率PRF，波束多普勒帶寬Ba，inst ； 已知星載滑動(dòng)聚束SAR在某次觀測(cè)過程中的參數(shù)是:總觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)度Ttjbs,總觀測(cè)時(shí)間中心時(shí)刻\吣測(cè)繪帶中心地距rmid，平均衛(wèi)星等效速度Gimd,衛(wèi)星等效速度的平方值隨時(shí)間變化率V，滑動(dòng)聚束SAR旋轉(zhuǎn)中心斜距rMt(l，變標(biāo)距離rsc;1(l ;在上述觀測(cè)過程中，星載滑動(dòng)聚束SAR觀測(cè)目標(biāo)獲得回波數(shù)據(jù)S(l(t，τ)，其中t表示慢時(shí)間，τ表示快時(shí)間； 以S(l(t，τ)為作為成像的數(shù)據(jù)，對(duì)于觀測(cè)范圍內(nèi)的任意地距值r，采用以下步驟完成該地距上方位向觀測(cè)范圍內(nèi)目標(biāo)的成像聚焦: 第一步:子孔徑二維頻域數(shù)據(jù)獲取: 首先，利用下式計(jì)算子孔徑處理帶寬Ba，pM。:
全文摘要
本發(fā)明提出一種星載超高分辨率滑動(dòng)聚束SAR成像方法。技術(shù)方案是首先，將星載滑動(dòng)聚束SAR一次觀測(cè)獲得的全孔徑數(shù)據(jù)劃分為若干子孔徑，在每個(gè)子孔徑分別建立該子孔徑下的局部線性孔徑距離歷程模型；然后，對(duì)每段子孔徑數(shù)據(jù)進(jìn)行子孔徑聚焦處理，同時(shí)補(bǔ)償由于分段線性孔徑距離歷程帶來的聚焦位置和相位不一致；最后，將各子孔徑數(shù)據(jù)合成為全孔徑數(shù)據(jù)，通過非線性調(diào)頻解旋轉(zhuǎn)，解決方位向大測(cè)繪帶寬帶來的方位向移變問題，最后實(shí)現(xiàn)成像。本發(fā)明相對(duì)于已有的方法，沒有增加過多的計(jì)算量，保持了計(jì)算的高效率。
文檔編號(hào)G01S13/90GK103235305SQ20131010619
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者何峰, 孫造宇, 金光虎, 余安喜, 董臻, 陳祺, 馬喜樂, 黃海風(fēng), 張永勝, 何志華, 杜湘瑜 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)