基于精確測量的恒定prf下變航速機(jī)載sar數(shù)據(jù)補(bǔ)償方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于精確測量的恒定PRF下變航速機(jī)載SAR數(shù)據(jù)補(bǔ)償方法，包括：1)輸入POS測量數(shù)據(jù)序列(Bi，Li，Hi)和原始數(shù)據(jù)矩陣A0；2)對(duì)POS測量數(shù)據(jù)序列(Bi，Li，Hi)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；3)在成像坐標(biāo)系下執(zhí)行距離空不變運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和距離向壓縮，得到矩陣A0′；4)對(duì)航速變化進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，得到重采樣后的POS測量數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)矩陣A1′；5)在成像坐標(biāo)系下對(duì)矩陣A1′執(zhí)行距離空變運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和方位壓縮，得到SAR圖像矩陣A1。本發(fā)明有益效果：運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償中參考航跡的高度軸實(shí)際為曲線，同所測繪地區(qū)的地球曲面一致，確保運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償時(shí)參考地表和參考航跡一致性，提高徑向運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償精度；空間重采樣實(shí)現(xiàn)過程以參考航跡空間等間隔采樣時(shí)間為基準(zhǔn)，以確保重采樣后POS測量數(shù)據(jù)和回波數(shù)據(jù)的時(shí)間同步。
【專利說明】
基于精確測量的恒定PRF下變航速機(jī)載SAR數(shù)據(jù)補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，涉及一種基于精確測量的恒定PRF下變航速 機(jī)載SAR數(shù)據(jù)補(bǔ)償方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 機(jī)載SAR(Synthetic Aperture Radar，簡稱SAR)具有高分辨率優(yōu)勢，使目標(biāo)的形 狀和精細(xì)結(jié)構(gòu)在圖像中更清晰地呈現(xiàn)出來，能夠有力促進(jìn)SAR圖像的應(yīng)用研究。機(jī)載SAR平 臺(tái)受大氣擾動(dòng)等因素影響，天線相位中心(Antenna Phase Center,簡稱APC)無法滿足理想 SAR成像的勻速直線運(yùn)動(dòng)要求，必須在標(biāo)準(zhǔn)SAR成像算法基礎(chǔ)上集成運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償處理。隨著導(dǎo) 航精度的提高，如今P0S系統(tǒng)絕對(duì)定位精度在5厘米以內(nèi)，能夠精確測量SAR天線的航跡和姿 態(tài)信息，采用基于精確測量的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)對(duì)SAR回波進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，補(bǔ)償精度高，便于業(yè)務(wù)化 實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也推動(dòng)了干涉SAR測繪等科學(xué)應(yīng)用的發(fā)展。
[0003] 雷達(dá)回波數(shù)據(jù)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)哪康氖菍?duì)真實(shí)情況下非理想航跡下獲得的回波數(shù)據(jù)進(jìn) 行校正，使其等效為載機(jī)勻速直線飛行得到的數(shù)據(jù)，以便利用標(biāo)準(zhǔn)成像方法如頻率變標(biāo)方 法、距離多普勒方法等完成SAR成像。機(jī)載SAR運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償分為徑向運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和航向運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。 徑向運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償用于補(bǔ)償雷達(dá)距離向的運(yùn)動(dòng)誤差，具體包括距離向空不變運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和距離向 空變運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，使補(bǔ)償后的回波數(shù)據(jù)等效于SAR天線沿直線飛行時(shí)獲得，這在許多文獻(xiàn)中已 有公開介紹。航向運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償用于補(bǔ)償載機(jī)速度變化導(dǎo)致的空間不等間隔采樣，使補(bǔ)償后的 回波數(shù)據(jù)等效于SAR天線勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)獲得，為此，SAR較多使用地速跟蹤系統(tǒng)，根據(jù)載機(jī)速度 實(shí)時(shí)調(diào)整雷達(dá)系統(tǒng)的PRF，從而達(dá)到空間等間隔采樣的目的，但該方法增加了雷達(dá)設(shè)備的復(fù) 雜度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)相關(guān)技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種基于精確測量的恒定PRF下變 航速機(jī)載SAR數(shù)據(jù)補(bǔ)償方法，能夠提高徑向運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)木?，降低?SAR系統(tǒng)的設(shè)計(jì)復(fù)雜度。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的： 一種基于精確測量的恒定PRF下變航速機(jī)載SAR數(shù)據(jù)補(bǔ)償方法，包括以下步驟： 步驟S1，輸入P0S測量數(shù)據(jù)序列(Bi，Li，Hi)和原始數(shù)據(jù)矩陣A〇; 步驟S2，對(duì)P0S測量數(shù)據(jù)序列⑶，U，出)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換； 步驟S3,在成像坐標(biāo)系下執(zhí)行距離空不變運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和距離向壓縮，得到矩陣A</ ; 步驟S4,對(duì)航速變化進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，得到重采樣后的P0S測量數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)矩陣A/ ; 步驟S5,在成像坐標(biāo)系下對(duì)矩陣六/執(zhí)行距離空變運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和方位壓縮，得到SAR圖像 矩陣Ai。
[0006] 進(jìn)一步的，P0S測量數(shù)據(jù)是指SAR獲取一幀數(shù)據(jù)過程中測得的P0S數(shù)據(jù)序列，其表征 SAR天線在獲取該幀回波時(shí)間段內(nèi)的三維航跡曲線;P0S數(shù)據(jù)元素為大地坐標(biāo)系下的經(jīng)度、 煒度和高度數(shù)據(jù)，其中，i表示P0S數(shù)據(jù)序號(hào)，i = l，2,. . .，N，N表示序列長度，B表示經(jīng)度，L表 示煒度，H表示高度。
[0007] 進(jìn)一步的，步驟S2包括： (1) 將P0S測得的大地坐標(biāo)系數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至地心直角坐標(biāo)系數(shù)據(jù)⑷丄石）， X.t =(/? + //,.) cos B； cos L； - Yi =(? + // )cos LI sin Li ； Zi=(n{\-e-) + llM\nBi 其中，式中：4二ai"J\ -c2 sirr B，11為該點(diǎn)的卯酉圈曲率半徑;e2 = (a2-b2)/a2，a、b、e分 別為該大地坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)參考橢球的長半軸、短半軸和第一偏心率； (2) 將地心直角坐標(biāo)系下的P0S數(shù)據(jù)(X^Y^ZO轉(zhuǎn)換至東北天坐標(biāo)系數(shù)據(jù)(xhmyh.n Zh, i )， 以航跡第一點(diǎn)作為東北天坐標(biāo)系的原點(diǎn)，以通過坐標(biāo)原點(diǎn)且指向天頂?shù)姆ň€為Z軸，以 子午線方向?yàn)閥軸，x軸指向東，且與y、z軸垂直。對(duì)地心直角坐標(biāo)系進(jìn)行平移和旋轉(zhuǎn)，得到東 北天坐標(biāo)系，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系如下， xbJ -sinl cos L 0 f X. Xx ^ yn- -sinBcmL -sin5sinZ- cos5 Yi - Yl ? zhi cos B cos L cos 5 sin ￡ sin..^ Z4 Z\ ^ (3) 將東北天坐標(biāo)系下的？03數(shù)據(jù)^,：1，7^：1以,：1)轉(zhuǎn)換至成像坐標(biāo)系數(shù)據(jù)（1(),：1，7〇,：1， zo, i)， 第一步，建立等間隔時(shí)間序列ti，i = l，2,…，N，ti+1-ti=l/PRF; 第二步，將曲線（ti，xh,i)和曲線（ti，yh,i)分別利用最小二乘擬合方法得到直線，并求 取直線上的采樣點(diǎn)（1：^/11,：1)和(1^，7/11,：1); 第三步，求取直線(X' h, yy' h, i)的斜率k和截距b; 第四步，根據(jù)k計(jì)算東北天坐標(biāo)系到成像坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角0， 0 = atan(k)，其中，如果xhN<0,9 = 9+冗； 第五步，將東北天坐標(biāo)系平移至（0，b，0)，而后逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)0角，得到成像坐標(biāo)系，將 (xh, i，yh, i，zh, i)進(jìn)行坐標(biāo)變換得到（xo, i，y〇, i，zo, i)， x9i cos# sin0 0 / xh- 〇 ynJ； = -sin# cmB 0 yki - b ；； S,i_ i 0 0 L°Jy ⑷將成像坐標(biāo)系數(shù)據(jù)&(),：1，7(),：1，2(),：1)下2坐標(biāo)取作?03數(shù)據(jù)^,:1^,:1，211,:1)在大地坐標(biāo) 系的高度值， 第一步，對(duì)ZQ,i進(jìn)行校正，令zo,i = Ho,i，i = l，2, ? ? ?，N; 第二步，在成像坐標(biāo)系下，真實(shí)航跡為(如,1，7〇,1，如,1)，參考航跡為(々^|^.'%)，其中，
[0008] 進(jìn)一步的，步驟S4包括： (1)確定每個(gè)PRF時(shí)刻載機(jī)的位置，在空間上沿x軸不等間隔采樣，在時(shí)間上沿x軸等間 隔，采樣時(shí)間記作如,1 = (;[-1)/?1^，1 = 1，"1'|; (2) 求取天線沿航向在空間上等間隔采樣對(duì)應(yīng)的時(shí)間，等間隔采樣的空間間隔為Sx = PRF ? (xq,n-xq,i)/(N-1)，據(jù)此得到新的沿x軸等間隔采樣，其x軸坐標(biāo)為xi,i = 5x(i-l)，i = 1，- -N。利用三次樣條插值，求取X1, i對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)i，i = 1，…N，i為不等間隔時(shí)間采樣； (3) 以to,i為基準(zhǔn)，對(duì)yo,i,ZQ,i序列分別執(zhí)行三次樣條插值，求取其在時(shí)刻對(duì)應(yīng)的坐 標(biāo)值yi, i，zi, i，構(gòu)建得到重采樣后的POS數(shù)據(jù)(xi, i，yi, i，zi, i); (4) 以to,:為基準(zhǔn)，對(duì)初級(jí)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償后的矩陣A</的每條方位線執(zhí)行sine函數(shù)插值，求取 每條方位線在時(shí)刻對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)值，構(gòu)建得到重采樣后的回波數(shù)據(jù)矩陣八/ ;
[0009] 進(jìn)一步的，在步驟S4中，空間重采樣實(shí)現(xiàn)過程以參考航跡空間等間隔采樣時(shí)間為 基準(zhǔn)，以確保重采樣后P0S測量數(shù)據(jù)和回波數(shù)據(jù)的時(shí)間同步。
[0010] 進(jìn)一步的，步驟S5包括： 定義(Xh i，yi, i，Z1, i)為重采樣后的真實(shí)航跡，為重采樣后的參考航跡，對(duì) 重采樣后的回波數(shù)據(jù)A/執(zhí)行距離空變運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和方位壓縮，得到心。
[0011] 本發(fā)明的有益效果:運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償中參考航跡的高度軸實(shí)際為一曲線，同所測繪地區(qū) 的地球曲面一致，確保了運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償時(shí)參考地表和參考航跡的一致性，提高了徑向運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償 的精度;設(shè)計(jì)了恒定PRF下機(jī)載SAR航速發(fā)生變化情況下完整的空間重采樣方法，以參考航 跡空間等間隔采樣時(shí)間為基準(zhǔn)，確保了重采樣后P0S測量數(shù)據(jù)和回波數(shù)據(jù)的時(shí)間同步，同時(shí) 避免為機(jī)載SAR安裝地速跟蹤系統(tǒng)，降低了 SAR系統(tǒng)的設(shè)計(jì)復(fù)雜度。
【附圖說明】
[0012] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所 需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施 例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲 得其他的附圖。
[0013]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的基于精確測量的恒定PRF下變航速機(jī)載SAR數(shù)據(jù)補(bǔ) 償方法的流程框圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的P0S數(shù)據(jù)重采樣的實(shí)現(xiàn)過程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的 范圍。
[0015]如圖卜2所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所述的一種基于精確測量的恒定PRF下變航速機(jī) 載SAR數(shù)據(jù)補(bǔ)償方法，包括以下步驟： 步驟S1，輸入P0S測量數(shù)據(jù)序列(Bi，U，Hi)和原始數(shù)據(jù)矩陣A〇; 步驟S2，對(duì)P0S測量數(shù)據(jù)序列⑶，U，出)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換； 步驟S3,在成像坐標(biāo)系下執(zhí)行距離空不變運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和距離向壓縮，得到矩陣A</ ; 步驟S4,對(duì)航速變化進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，得到重采樣后的P0S測量數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)矩陣A/ ; 步驟S5,在成像坐標(biāo)系下對(duì)矩陣六/執(zhí)行距離空變運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和方位壓縮，得到SAR圖像 矩陣Ai。
[0016] 其中，P0S測量數(shù)據(jù)是指SAR獲取一幀數(shù)據(jù)過程中測得的P0S數(shù)據(jù)序列，其表征SAR 天線在獲取該幀回波時(shí)間段內(nèi)的三維航跡曲線;P0S數(shù)據(jù)元素為大地坐標(biāo)系下的經(jīng)度、煒度 和高度數(shù)據(jù)Bi，U，Hi，其中，i表示P0S數(shù)據(jù)序號(hào)，i = 1，2，…，N，N表示序列長度，B表示經(jīng)度，L 表示煒度，H表示高度。
[0017] 其中，步驟S2進(jìn)一步包括： (1) 將P0S測得的大地坐標(biāo)系數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至地心直角坐標(biāo)系數(shù)據(jù)⑷丄石）， 尤=(/?十 //,.) cos /?,. cos ；K - (/? + //,.) cos B, sin L . Z. = (;/H - e~) + l/；) sin B; 其中，式中：h u/ Vl-c<2sin -i?，n為該點(diǎn)的卯酉圈曲率半徑;e2 = (a2_b2)/a2，a、b、e分 別為該大地坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)參考橢球的長半軸、短半軸和第一偏心率； (2) 將地心直角坐標(biāo)系下的P0S數(shù)據(jù)(X^Y^ZO轉(zhuǎn)換至東北天坐標(biāo)系數(shù)據(jù)(xhmyh.n Zh, i )， 以航跡第一點(diǎn)作為東北天坐標(biāo)系的原點(diǎn)，以通過坐標(biāo)原點(diǎn)且指向天頂?shù)姆ň€為Z軸，以 子午線方向?yàn)閥軸，x軸指向東，且與y、z軸垂直。對(duì)地心直角坐標(biāo)系進(jìn)行平移和旋轉(zhuǎn)，得到東 北天坐標(biāo)系，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系如下， 'C/.j -sinL qosL 0 ( X{ 本、 yh - -mtiBrnsL -sm B sin L cos B K - Yt ;
[咖偷明￡ effiSsini sinS瓜Z」k丄 (3) 將東北天坐標(biāo)系下的？03數(shù)據(jù)^,：1，7^：1以,：1)轉(zhuǎn)換至成像坐標(biāo)系數(shù)據(jù)（1(),：1，70,：1， zo, i)， 第一步，建立等間隔時(shí)間序列乜，1 = 1，2，...，1乜+1-乜=1/卩1^; 第二步，將曲線（ti，xh,i)和曲線（ti，yh,i)分別利用最小二乘擬合方法得到直線，并求 取直線上的采樣點(diǎn)（1：^/11,：1)和(1^，7/11,：1); 第三步，求取直線(X' h, i，y' h, i)的斜率k和截距b; 第四步，根據(jù)k計(jì)算東北天坐標(biāo)系到成像坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角0， 0 = atan(k)，其中，如果xhN<0,9 = 9+冗； 第五步：將東北天坐標(biāo)系平移至（0，b，0)，而后逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)0角，得到成像坐標(biāo)系，將 (xh, i，yh, i，zh, i)進(jìn)行坐標(biāo)變換得到（xo, i，y0, i，zo, i)， - -i ~] \. ~ cos0 sm& 0 0 y^i： = sin 9 cos B 0 yht - b ； - 0 0 L-0-J ⑷將成像坐標(biāo)系數(shù)據(jù)&(),：1，7(),：1，2(),：1)下2坐標(biāo)取作?05數(shù)據(jù)^,:1^,:1，211,:1)在大地坐標(biāo) 系的高度值， 第一步，對(duì)ZQ,i進(jìn)行校正，令zo,i = Ho,i，i = l，2, ? ? ?，N; 第二步:在成像坐標(biāo)系下，真實(shí)航跡為(XQ, i，yo, i，ZQ, i)，參考航跡為(X砂f 8為），其中，
[0018]以上坐標(biāo)轉(zhuǎn)換完成后，便可得到SAR天線真實(shí)航跡在成像坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，而 SAR天線參考航跡是同成像坐標(biāo)系統(tǒng)的x軸平行的一條直線，成像坐標(biāo)系在空間是三維直角 坐標(biāo)系。實(shí)際上，雷達(dá)在空中獲取數(shù)據(jù)時(shí)，載機(jī)沿地球的橢圓表面飛行，航跡本身在空中表 現(xiàn)為一條橢圓弧線，因此，本文為了提高飛行航跡和地表形態(tài)的一致性，在成像坐標(biāo)系下， 將SAR天線真實(shí)航跡高度取做P0S測得的海拔高度，參考直線航跡的高度為P0S測量的平均 海拔高度。該處理方法使得參考航跡在成像坐標(biāo)系下為一條直線，實(shí)際在空中表現(xiàn)為一條 橢圓弧線。
[0019] 在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，步驟S4進(jìn)一步包括： (1) 確定每個(gè)PRF時(shí)刻載機(jī)的位置，在空間上沿x軸不等間隔采樣，在時(shí)間上沿x軸等間 隔，采樣時(shí)間記作如,1 = (:1-1)/?1^，1 = 1，"1'1; (2) 求取天線沿航向在空間上等間隔采樣對(duì)應(yīng)的時(shí)間，等間隔采樣的空間間隔為Sx = PRF ? (xq,n-xq,i)/(N-1)，據(jù)此得到新的沿x軸等間隔采樣，其x軸坐標(biāo)為xi,i = 5x(i-l)，i = 1，- -N。利用三次樣條插值，求取X1, i對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)i，i = 1，…N，i為不等間隔時(shí)間采樣； (3) 以to, i為基準(zhǔn)，對(duì)yo, i，zo, i序列分別執(zhí)行三次樣條插值，求取其在i時(shí)刻對(duì)應(yīng)的坐 標(biāo)值yi, i，zi, i，構(gòu)建得到重采樣后的P0S數(shù)據(jù)(xi, i，yi, i，zi, i); (4) 以to,:為基準(zhǔn)，對(duì)初級(jí)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償后的矩陣A</的每條方位線執(zhí)行sine函數(shù)插值，求取 每條方位線在時(shí)刻對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)值，構(gòu)建得到重采樣后的回波數(shù)據(jù)矩陣八/ ;
[0020] 在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，在步驟S4中，空間重采樣實(shí)現(xiàn)過程以參考航跡空 間等間隔采樣時(shí)間為基準(zhǔn)，以確保重采樣后P0S測量數(shù)據(jù)和回波數(shù)據(jù)的時(shí)間同步。
[0021] 在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例中，步驟S5包括： 定義(Xh i，yi, i，Zl, i)4重采樣后的真實(shí)航跡，為重采樣后的參考航跡，對(duì) 重采樣后的回波數(shù)據(jù)A/執(zhí)行距離空變運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和方位壓縮，得到心。
[0022]為了方便理解本發(fā)明的上述技術(shù)方案，以下通過具體使用方式上對(duì)本發(fā)明的上述 技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0023]在具體使用時(shí)，根據(jù)本發(fā)明所述的一種基于精確測量的恒定PRF下變航速機(jī)載SAR 數(shù)據(jù)補(bǔ)償方法，機(jī)載SAR系統(tǒng)在恒定PRF下采集地面回波數(shù)據(jù)，只需依靠 P0S系統(tǒng)精確測量的 SAR天線位置信息，數(shù)據(jù)處理過程中，通過對(duì)P0S數(shù)據(jù)和SAR回波數(shù)據(jù)進(jìn)行空間重采樣，將時(shí) 間上等間隔采樣、空間上不等間隔采樣的數(shù)據(jù)變?yōu)榭臻g上等間隔采樣、時(shí)間上不等間隔數(shù) 據(jù)，便可完成機(jī)載SAR系統(tǒng)的航向運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。
[0024]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于精確測量的恒定PRF下變航速機(jī)載SAR數(shù)據(jù)補(bǔ)償方法，其特征在于，包括以 下步驟： 步驟S1，輸入POS測量數(shù)據(jù)序列瞬和原始數(shù)據(jù)矩陣 步驟S2，對(duì)POS測量數(shù)據(jù)序列進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換； 步驟S3,在成像坐標(biāo)系下執(zhí)行距離空不變運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和距離向壓縮，得到矩陣iV; 步驟S4,對(duì)航速變化進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，得到重采樣后的POS測量數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)矩陣義 步驟S5,在成像坐標(biāo)系下對(duì)矩陣為y::f執(zhí)行距離空變運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和方位壓縮，得到SAR圖像 矩陣Ai。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于精確測量的恒定PRF下變航速機(jī)載SAR數(shù)據(jù)補(bǔ)償方法，其 特征在于： 所述POS測量數(shù)據(jù)是指SAR獲取一幀數(shù)據(jù)過程中測得的POS數(shù)據(jù)序列，其表征SAR天線在 獲取該幀回波時(shí)間段內(nèi)的三維航跡曲線;POS數(shù)據(jù)元素為大地坐標(biāo)系下的經(jīng)度、煒度和高度 數(shù)據(jù)，其中，i表示POS數(shù)據(jù)序號(hào)，?，2,_:，:爾_，N表示序列長度，B表示經(jīng)度，L表示 煒度，Η表示高度。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于精確測量的恒定PRF下變航速機(jī)載SAR數(shù)據(jù)補(bǔ)償方法，其 特征在于，步驟S2進(jìn)一步包括： ⑴將POS測得的大地坐標(biāo)系數(shù)據(jù)綱&虜^轉(zhuǎn)換至地心直角坐標(biāo)系數(shù)據(jù):0???，，為該點(diǎn)的卯酉圈曲率半徑=(β2 分別為該大地坐標(biāo)系對(duì)應(yīng)參考橢球的長半軸、短半軸和第一偏心率； (2) 將地心直角坐標(biāo)系下的POS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至東北天坐標(biāo)系數(shù)據(jù) 以航跡第一點(diǎn)作為東北天坐標(biāo)系的原點(diǎn)，以通過坐標(biāo)原點(diǎn)且指向天頂?shù)姆?線為Z軸，以子午線方向?yàn)閥軸，X軸指向東，且與y、z軸垂直，對(duì)地心直角坐標(biāo)系進(jìn)行平移和 旋轉(zhuǎn)，得到東北天坐標(biāo)系，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系如下，(3) 將東北天坐標(biāo)系下的POS數(shù)據(jù)(?%^?)轉(zhuǎn)換至成像坐標(biāo)系數(shù)據(jù)(:? zQi); (4) 將成像坐標(biāo)系數(shù)據(jù)_^:.:|,施$%:|;|下z坐標(biāo)取作POS數(shù)據(jù)在大地坐標(biāo)系 的高度值。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于精確測量的恒定PRF下變航速機(jī)載SAR數(shù)據(jù)補(bǔ)償方法，其 特征在于，所述的將東北天坐標(biāo)系下的P0S數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至成像坐標(biāo)系數(shù)據(jù) ，進(jìn)一步包括： 第一步，建立等間隔時(shí)間序列耘， -t5 = 1/PRF; 第二步，將曲線和曲線齡羅^分別利用最小二乘擬合方法得到直線，并求取 直線上的采樣點(diǎn);_ Jijy和儀丨_$ 第三步，求取直線的斜率k和截距b; 第四步，根據(jù)k計(jì)算東北天坐標(biāo)系到成像坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角〇， ，其中，如果_較載II,=：:慰普通； 第五步，將東北天坐標(biāo)系平移至（0，b，0)，而后逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)g角，得到成像坐標(biāo)系，將 2?)進(jìn)行坐標(biāo)變換得到(％,!. J燦2W)，5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于精確測量的恒定PRF下變航速機(jī)載SAR數(shù)據(jù)補(bǔ)償方法，其 特征在于，所述的將成像坐標(biāo)系數(shù)據(jù)感下z坐標(biāo)取作POS數(shù)據(jù)在大 地坐標(biāo)系的高度值，進(jìn)一步包括： 第一步，對(duì)％:|進(jìn)行校正，令4；^ = ，丨= 第二步，在成像坐標(biāo)系下，真實(shí)航跡為鍵辦麵，參考航跡為，其中，6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于精確測量的恒定PRF下變航速機(jī)載SAR數(shù)據(jù)補(bǔ)償方法，其 特征在于，步驟S4進(jìn)一步包括： (1) 確定每個(gè)PRF時(shí)刻載機(jī)的位置，在空間上沿X軸不等間隔采樣，在時(shí)間上沿X軸等間 隔，米樣時(shí)間記作te.i ·= Ο _ ，i = … (2) 求取天線沿航向在空間上等間隔采樣對(duì)應(yīng)的時(shí)間，等間隔采樣的空間間隔為 = P RF、·〇?αΝ - x0ii)/(N - 1)，據(jù)此得到新的沿X軸等間隔采樣，其X軸坐標(biāo)為 =爾_ 1" '遍，利用三次樣條插值，求取應(yīng)的時(shí)間點(diǎn) ，Ι?為不等間隔時(shí)間采樣； (3) 以為基準(zhǔn)，對(duì)驗(yàn)序列分別執(zhí)行三次樣條插值，求取其在!:發(fā)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的坐標(biāo) (4) 以f治為基準(zhǔn)，對(duì)初級(jí)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償后的矩陣為#的每條方位線執(zhí)行sine函數(shù)插值，求取 每條方位線在tii時(shí)刻對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)值，構(gòu)建得到重采樣后的回波數(shù)據(jù)矩陣A/。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于精確測量的恒定PRF下變航速機(jī)載SAR數(shù)據(jù)補(bǔ)償方法，其 特征在于，在步驟S4中，空間重采樣實(shí)現(xiàn)過程以參考航跡空間等間隔采樣時(shí)間為基準(zhǔn)，以確 保重采樣后POS測量數(shù)據(jù)和回波數(shù)據(jù)的時(shí)間同步。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于精確測量的恒定PRF下變航速機(jī)載SAR數(shù)據(jù)補(bǔ)償方法，其 特征在于，步驟S5包括： 定義_賊礙談％3為重采樣后的真實(shí)航跡，為重采樣后的參考航跡，對(duì) 重采樣后的回波數(shù)據(jù)熟g執(zhí)行距離空變運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和方位壓縮，得到森：1。
【文檔編號(hào)】G01S13/90GK105929400SQ201610353237
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年5月25日
【發(fā)明人】趙迎輝, 韓春明, 岳昔娟
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所