[发明专利]一种合成孔径雷达图像方位二次聚焦方法

说明书

技术领域

本发明属于合成孔径雷达图像方位聚焦技术领域，特别涉及一种合成孔径雷达图像方位二次聚焦方法。本发明首先建立雷达等效速度、目标方位、距离以及高程位置之间的多项式模型，然后利用该多项式模型及目标定位结果快速计算雷达等效速度，并以此构造多普勒域等效速度空变误差补偿函数，对传统SAR成像结果进行方位二次聚焦。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)因其全天时全天候高分辨率对地观测能力在军事及民用领域得到了广泛的应用，如战场侦查、海洋监测、农业普查及地形测绘等。

传统SAR成像处理算法主要有时域后向投影(Back-Projection,BP)、距离多普勒(Range-Doppler,RD)、线性变标(Chirp Scaling,CS)及上述各算法的改进算法等。BP算法可视为数字波束形成(Digital Beam Forming,DBF)技术的直接应用，但运算效率较差。后面几种处理算法均可视为BP算法在一定假设条件(如雷达等效速度沿距离向为多项式模型等)下的快速实现算法。对于高分辨率SAR成像处理，CS算法得到了广泛的应用，如TanDEM-X TMSP采用ECS(Extended CS)处理算法，现有的干涉合成孔径雷达(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)的配准处理主要以一幅图像为参考图像，其余图像都与参考图像进行配准，并将配准结果应用到各个图像中。

随着SAR图像分辨率的提高(特别是分米量级分辨率)，传统成像处理通常采用的走-停模型、轨道双曲线模型及大气延迟非空变等假设均将不再适用。刘燕等人在文章“Echo model analyses and imaging algorithm for high-resolution SAR on high-speed platform”(IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing,2012,50(3):933-950)研究了雷达发射及接收期间的运动对成像处理的影响，并给出了一种补偿算法。何峰等人在文章“Processing of Ultrahigh-Resolution spaceborne sliding spotlight SAR data on curved orbit”(IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems,2013,49(2):819-839)中分析了轨道高次模型对成像的影响，并给出了一种基于高次模型的成像处理算法。需要指出的是，星载雷达等效速度随方位时间、雷达斜距及地面高程是空变的。而频域成像算法沿方位向无法根据目标位置调整多普勒调频率(即雷达等效速度)，这将导致生成的SAR图像出现空变的散焦效应。

发明内容

本发明针对传统SAR成像处理算法未能考虑地面高程对等效速度的影响，而引起高分辨率SAR图像部分区域散焦的问题，提出一种合成孔径雷达图像方位二次聚焦方法。本发明首先建立雷达等效速度、目标方位、距离以及高程位置之间的多项式模型，然后利用该多项式模型及目标定位结果快速计算雷达等效速度，并以此构造多普勒域等效速度空变误差补偿函数，对传统SAR成像结果进行方位二次聚焦。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种合成孔径雷达图像方位二次聚焦方法包括以下步骤：

步骤1，获取合成孔径雷达回波数据，针对合成孔径雷达回波数据进行SAR成像处理，得出SAR图像，获取能够覆盖成像区域的先验数字高程模型；

步骤2，将SAR图像划分为N个相同尺寸的图像块，每个图像块的像素点数为M，N为大于1的自然数，M为大于1的自然数；设定迭代参数i＝1,2,...，当i＝1时，执行步骤3；

步骤3，设定迭代参数j＝1,2,...，当j＝1时，执行步骤4；

步骤4，针对给予的像素点进行SAR图像目标定位，得出给予的像素点对应的目标点的高程，所述给予的像素点为所述N个图像块的第i个图像块的第j个像素点；

步骤5，利用给予的像素点对应的目标点的高程，计算给予的像素点对应的雷达等效速度；

步骤6，利用给予的像素点对应的雷达等效速度，构造给予的像素点对应的二次相位误差补偿函数；