[发明专利]一种适用于大斜视角的机载SAR成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种适用于大斜视角的机载SAR成像方法，属于遥感图像处理技术领域。

背景技术

“合成孔径”概念的出现可以追溯到本世纪五十年代。1951年6月美国古德依尔公司的卡尔·威利(CarlWiley)提出用频率分析的方法改善雷达的角分辨率，并于1952年研制出一种“多普勒波束锐化”系统，该系统是合成孔径雷达(SAR)的最初模型，与卡尔·威利进行工作的同时，伊利诺大学控制系统实验室开始独立研究合成孔径雷达(SAR)，并且证实了用频率分析法确实能改善雷达的角分辨率。

1953年7月，得到了第一张合成孔径雷达图像。1953年在美国密执安大学举办的暑期讨论会上，许多学者提出了利用载机运动可将雷达的真实天线综合成大尺寸的线性天线阵列的新概念。用这种观点除了能解释提高雷达角分辨率的原理以及正侧视工作方式能得到最佳角分辨率外，还使人们认识到合成孔径有经相位校正求和与不经相位校正求和之分，即有聚焦工作方式和非聚焦工作方式之分，认识到由于雷达脉冲工作体制必然带来距离模糊和方位模糊以及解决这些问题的途径，这使人们对合成孔径原理的认识深化了一步。这一时期的工作仅限于对合成孔径原理的分析，信号处理的手段很不完善。聚焦工作方式和光学中的聚焦原理相似，这使得人们想到利用光学透镜完成合成孔径要求的信号处理任务。1957年8月，美国密执安大学雷达和光学实验室的柯特罗呐(L.J.Cutrona)和利思(E.N.Leith)，用地面光学系统对合成孔径雷达系统采集的数据进行了聚焦式处理，获得了大面积的地面图像。与第一次获得的SAR图像相比，这些图像更清晰，分辨率更高。利思等人还发现，聚焦合成孔径原理和全息光学原理相同，这使得光学信号信号处理方法更加完善。六十年代是机载SAR蓬勃发展的时期，许多国家开展了合成孔径雷达成像系统的研制。在机载SAR系统迅速发展的同时，机载SAR成像的方法也得到了发展，如RD、Chirp Scaling、RMA、PFA等成像方法，其中RD与Chirp Scaling成像方法应用最为广泛。

在正侧视时，RD成像方法能较好地实现机载SAR信号处理，主要缺点是需要插值进行距离迁移校正，一方面带来了附加的计算量，另一方面会引起人为截断误差和图像的相位失真，尤其是相位失真在某些场合是不允许的。而Chirp Scaling成像方法利用雷达发射线性调频信号的特点，在雷达回波的R-D域中引入线性调频信号，将不同距离上的距离迁移轨迹校正到与某一参考距离上的轨迹相同，在二维频域同时完成距离迁移校正、距离压缩和二次距离压缩，避免了插值的运算，大大提高了计算的效率，但是对于大斜视角的机载SAR成像，其二维耦合仍然难以减小，图像质量难以得到保障。

本发明涉及了一种适用于大斜视角的机载SAR成像方法，该方法克服了现阶段成像方法的缺点，提出了在大斜视角的模式下，减少成像过程中的二维耦合，提高相位展开精度，进一步提高成像质量的方案，该数据处理方法仅通过复数乘法和快速傅里叶变换实现，一次数据处理仅需要半分钟时间，具有结构简洁、处理速度快的优点，同时距离向和方位向都具有较高的空间分辨率。

发明内容

本发明目的是在于针对现有技术中存在的缺陷提供一种适用于大斜视角的机载SAR成像方法，该方法能应用于机载SAR对目标进行高精度成像，也能应用于如高速弹载SAR这类在大斜视角下对目标进行成像的系统，实现对目标的精细探测，弥补现有成像技术处理大斜视角下对目标进行高精度成像的不足，为发展完善的成像系统奠定坚实的技术基础。

为达到上述目的，本发明的构思是：机载SAR信号处理是基于回波信号的模型，通过对回波信号压缩处理，同时对回波信号的相位信息精确处理，实现对目标的高精度成像。

根据上述构思，本发明采用下述技术方案：

上述一种适用于大斜视角的机载SAR成像方法，其特征在于，便于阐述本发明提供的信号处理方法，下面结合斜视模式下的机载SAR回波模型，在此基础上给出该信号处理方法的实现，其具体步骤如下：

(1)构建回波信号模型，获取点目标的回波信号