[发明专利]临近空间慢速平台合成孔径雷达大场景成像方法

说明书

技术领域

本发明属于合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）成像技术领域，具体涉及临近空间慢速平台SAR大场景成像方法。

背景技术

与光学传感器相比，合成孔径雷达（SAR）具有穿透性强，能全天时、全天候工作的独特优点，目前已被广泛应用在地球遥感、资源勘探、侦察、测绘、灾情预报等领域。

临近空间（Near space）是距离地面20km到100km的空间，作为SAR运载平台相比其它平台具有许多独特的优点，例如，相对机载SAR，临近空间SAR具有长驻留时间、强生存能力、高效费比等优势；相对星载SAR，临近空间SAR具有机动灵活、重访周期短等优势；在敏感地区长期持续监控等应用领域具有重要的作用，特别是临近空间慢速平台SAR，由于能够克服宽测绘带和高方位分辨率的矛盾，近年来得到了广泛的关注和研究。

为了缩短大场景成像周期，临近空间慢速平台SAR采用波束方位向扫描的操作模式。相比常规条带模式，这一操作模式下回波具有如下特点：点目标合成孔径时间和瞬时多普勒带宽（Instantaneous Bandwidth,IBW，即点目标的多普勒带宽）缩小，同一距离门上的目标多普勒质心近似随方位时间（即慢时间）以线性规律变化，总多普勒带宽远远大于IBW。实际系统中为了减少数据冗余量，脉冲重复频率（PRF）往往设置为仅比IBW高，远远小于总多普勒带宽，造成多普勒混叠。

针对SAR方位扫描操作模式下的成像，文献“Processing of sliding spotlight and TOPS SAR data using baseband azimuth scaling，IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing,2010,48(2):770-780”采用子孔径的方法，基本思想是将整个方位向全孔径分别若干个子孔径，然后对每个子孔径分别进行成像处理，最后再将各个子孔径组合成完整孔径的图像输出。但该方法涉及子孔径的划分，以及子孔径图像的拼接等，存在算法复杂且效率低下的问题；文献“TOPSAR:Terrain Observation by Progressive Scans”（IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing,2006,44(9):2352-2360）中通过对回波多普勒频谱的复制扩展解除多普勒混叠，聚焦后通过方位时域数据的复制扩展解除方位时域的混叠，由于需要在方位向进行数据复制拼接操作和下采样操作，不但会增加系统的数据存储和处理负担，而且会增加混叠能量和噪声，导致图像质量下降；文献“Sliding Spotlight and TOPS SAR Data Processing Without Subaperture”（IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters,2011,8(6):1036-1040）中采用多普勒中心去斜和重新倾斜的预处理方法进行多普勒解混叠，然后采用线性Chirp Scaling算法进行距离单元徙动校正（RCMC），该方法存在的问题是由于忽略了回波距离向调频率的空变性造成RCMC误差大，而经过预处理后的回波方位时域存在混叠，无法使用更加精确的非线性调频变标（Non-linear Chirp Scaling,NLCS）算法或扩展调频变标（Extended Chirp Scaling,ECS）算法进行RCMC。

发明内容

本发明针对背景技术存在的缺陷，研究设计了一种适合临近空间慢速平台SAR的大场景快速成像技术。

本发明的技术方案为：一种临近空间慢速平台合成孔径雷达大场景成像方法，具体包括如下步骤：

S1.系统参数初始化，所述初始化的参数包括：旋转中心斜距、脉冲重复频率、距离向采样率、boost方位向采样点数；

S2.回波录取，对子测绘带进行boost回波录取并进行解调得到基带回波信号S_echo(τ,η)，其中，τ、η分别表示距离向时间、方位向时间；

S3.去多普勒混叠，具体过程如下：