[发明专利]一种用于高分辨率星载SAR的改进距离徙动校正算法的成像方法

说明书

技术领域

本发明属于合成孔径雷达成像技术领域，涉及一种高分辨率星载SAR改进距离徙动校正算法的成像方法。

背景技术

星载合成孔径雷达（SAR）是一种全天候、全天时的现代高分辨率微波侧视成像雷达，它综合利用合成孔径技术、脉冲压缩技术和数据处理技术，采用较短的天线就能得到较高的距离分辨率和方位分辨率，是当今微波领域一种先进的对地遥测技术。随着星载SAR系统的不断发展和完善，在测绘、农作物估产、海洋及水文观测、环境及灾害监测、资源勘探，以及军事侦察等科学领域日益显示出强大的优势，在对地观测方面发挥着越来越重要的作用。对于星载SAR如此广泛的应用，它的应用质量好坏一般取决于星载SAR的图像分辨率。经过数十年的发展，现有的星载SAR系统比如TerraSAR-X和Cosmo-Skymed的分辨率已经达到了1m左右。可以预见的是，在不久的未来，亚米级分辨率的星载SAR将会发射升空。

高分辨率的星载SAR系统需要高分辨率的成像算法。在传统的成像算法中，距离徙动校正算法RMA（Range Migration Algorithm）算法是比较精确的成像算法，RMA算法先通过距离向FFT和方位向FFT变换到二维频域，在二维频域完成距离向聚焦，然后通过stolt插值完成距离徙动校正和方位向聚焦（距离向聚焦在上一步完成，不需要方位徙动校正），再通过距离向IFFT和方位向IFFT得到聚焦后的图像。然而，传统RMA算法并不能直接应用于高分辨率星载SAR的回波数据处理，因为传统RMA算法认为轨道是直线，并且卫星和目标的相对速度不随斜距变化。

发明内容

本发明针对传统RMA算法并不能直接应用于高分辨率星载SAR的回波数据处理的缺陷，提出了一种用于高分辨率星载SAR的改进距离徙动校正算法的成像方法，该方法通过新的斜距模型精确地对高分辨率星载SAR的弯曲轨道进行建模，并且在此基础上推导了高分辨率星载SAR回波的二维频谱，改进了传统RMA算法的距离徙动校正、stolt插值和方位向聚焦，改进后的成像算法能够有效地完成高分辨率星载SAR回波的成像处理。

本发明方法是通过下述技术方案实现的：

一种用于高分辨率星载SAR的改进距离徙动校正算法的成像方法，该方法实现的步骤如下：

步骤一、残余距离徙动校正和二维傅立叶变换

采用非线性ChirpScaling的方法，在将回波信号通过距离向FFT和方位向FFT变换到二维频域之前，先在距离多普勒域乘以残余距离徙动校正因子以进行残余距离徙动校正，消除卫星和目标的相对速度随斜距变化带来的徙动误差；

其中，残余距离徙动校正因子为：

为距离徙动校正因子，RCM_res是残余距离徙动量，λ是信号波长，Δτ是目标和参考斜距之间的距离差所对应的时间差，k是调频斜率，τ′是残余距离徙动校正之后的距离向时间；所述的残余距离徙动量为：

RCMres=Δταn(fa)+β(fa)Δτ2---(2)]]>

其中，r₀卫星到目标的最近距离,f_a是SAR回波信号方位向频率，α_n(f_a)是残余距离徙动校正的二次因子，β(f_a)是残余距离徙动校正的三次因子；

完成残余距离徙动校正后，将回波信号通过距离向FFT和方位向FFT变换到二维频域，并且在二维频域完成距离向聚焦。

步骤二、改进的stolt插值