[发明专利]一种基于多普勒三次项估计的星载合成孔径雷达成像方法

说明书

技术领域

本发明属于信号处理领域，特别涉及一种基于多普勒三次项估计的星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)成像方法。

背景技术

星载SAR是一种先进的天基信息获取的有效载荷，是取得制信息权的一种重要的手段，能克服云雾雨雪和夜暗条件的限制对地面目标成像，能实现全天时、全天候、高分辨率、大幅面对地观测，在海洋观测、精细农业、环境保护、灾害监测、资源勘查、地质测绘、政府公共决策等方面有着广泛的应用，发挥着其它空间遥感手段无法替代的作用。合成孔径概念提出已经历六十年的时间，在此期间，合成孔径雷达技术有着翻天覆地的变化，成像模式越来越多、分辨率越来越高。其中，高分辨率在目标识别、目标跟踪等众多方面具有极其重要的价值，已经成为当前星载SAR的发展趋势。

但是，随着分辨率的提高，星载SAR合成孔径时间变长，卫星飞行轨道不能简单的近似为直线轨道，采用传统的等效斜距模型将会带来高阶多普勒项残余误差，其中起主要影响作用的是多普勒三次项。此外SAR成像处理与回波信号的多普勒历程密切相关，只有准确知道回波信号的多普勒历程，才能在成像处理时精确设计与之相匹配的参考函数或补偿因子，得到高质量的图像。而当存在多普勒三次项误差时，将导致成像压缩方位向输出产生非对称性畸变，也就是右侧旁瓣电平增高，而主瓣向左侧展宽，而这种旁瓣电平的增高在强点目标情况将造成图像上目标重影，严重影响了星载SAR方位向成像质量，因此在高分辨率条件下，多普勒三次项的精确计算显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，针对多普勒三次项误差给高分辨率星载SAR高精度成像带来的影响，基于传统的滑动聚束模式成像方法，提出了一种基于多普勒三次项估计的星载合成孔径雷达成像方法。

一种基于多普勒三次项估计的星载合成孔径雷达成像方法，包括以下几个步骤：

步骤一：读入星载SAR滑动聚束模式回波仿真数据S(τ,t;r)以及相应的成像参数，包括：方位向采样点数N_a，距离向采样点数N_r，信号采样率f_s，信号带宽Bw，脉冲宽度τ，脉冲重复频率PRF，参考斜距R_ref，多普勒中心频率f_d0，多普勒调频率f_r0，卫星速度P_v，等效斜视角信号波长λ，信号传播速度c；

步骤二：将回波仿真数据S(τ,t;r)依次进行方位向去旋转处理、方位向傅里叶变换、调频线性变标处理、距离向傅里叶变换处理，得到二维频域信号S₁(f_τ,f)；

步骤三：设定多普勒三次项初值f_a、迭代门限T_h以及迭代步长Δf_a；

步骤四：在二维频域内信号S₁(f_τ,f)同距离补偿因子Φ₁(f_τ,f)相乘，得到经距离补偿后的信号S₂(f_τ,f)，具体可以分为以下几个步骤:

(a)获取完成距离徙动校正和距离聚焦处理的补偿因子Φ₁₁(f_τ,f)；

(b)获取三次相位误差补偿因子Φ₁₂(f_τ,f);

(c)获取补偿多普勒三次项f_a带来相位误差后的补偿因子Φ₁₃(f_τ,f)；

(d)获取最终距离补偿因子Φ₁(f_τ,f)；

(e)利用补偿因子Φ₁(f_τ,f)获取经距离补偿后的信号S₂(f_τ,f)；

步骤五：将信号S₂(f_τ,f)依次进行距离向傅里叶逆变换、方位补偿处理、方位向线性变标处理、方位向去斜处理得到成像结果信号S₃(τ,f)；