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(guò)控制天線輻照區(qū)在地面移動(dòng)的速度來(lái)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(wèn)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(guò)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(wèn)題和圖像域折迭問(wèn)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(wèn)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(wèn)題，如果仍然沿用當(dāng)前基于線性孔徑的距離歷程來(lái)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(wèn)題凸顯出來(lái)，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(wèn)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(wú)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(wèn)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(guò)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(lái)的非線性孔徑問(wèn)題，不過(guò)，分段線性孔徑距離歷程額外帶來(lái)了不同子孔徑下聚焦位置和相位不一致問(wèn)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(lái)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(guò)非線性調(diào)頻解旋轉(zhuǎn)，解決方位向大測(cè)繪帶寬帶來(lái)的方位向移變問(wèn)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)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(guò)非線性調(diào)頻解旋轉(zhuǎn)，解決方位向大測(cè)繪帶寬帶來(lái)的方位向移變問(wèn)題，最后實(shí)現(xiàn)成像。本發(fā)明相對(duì)于已有的方法，沒(méi)有增加過(guò)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(kāi)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(lè), 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)