[发明专利]基于滑动散射中心的双/多基地雷达图像PS点关联方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于滑动散射中心的双/多基地雷达图像PS点关联方法，属于双/多基地合成孔径雷达技术领域。

背景技术

合成孔径雷达(SAR)是一种全天时、全天候的高分辨率微波遥感成像雷达，可安装在飞机、卫星、导弹等飞行平台上。自上世纪50年代发明以来，已经在很多领域取得了越来越广泛的应用，例如灾害控制、植被分析、微波遥感等领域。

双/多基地SAR(Bistatic/Multistatic SAR)是目前新兴的一种雷达体制，其特点是发射平台与接收平台在空间上分置。该雷达体制具有多方面的独特优势：部分雷达作为发射机，其余雷达作为接收机形成雷达组网可以从侧视、前视、下视及后视等方向获取目标的散射信息，结合各个雷达自身得到的单基地视角可接收多个不同角度的回波信号，实现对目标多个方向上的散射特性的有效观测，得到更加丰富的角度信息，有利于目标的分类识别；同时，利用多个接收平台共同观测的方式，可实现多基线干涉SAR测量高程信息和测量运动速度等。

然而两部雷达从差异较大的两个视角观测同一场景时，由于目标散射特性的剧烈起伏，导致两幅雷达图像去相关。无论是利用多角度信息提高成像质量还是利用多平台观测实现多基线干涉处理，都需要先对各个角度观测的到的多幅雷达图像进行精确配准。目前同一部单基地雷达获取的多幅图像之间进行配准一般均选用永久散射点(PS点)技术，但是对于多角度观测下这一方法并不能达到精确配准的效果。采用什么样的方法能够实现多角度观测下的多幅雷达图像之间的精确配准这一全新的问题目前都尚无研究涉及。

多幅雷达图像之间的PS点关联是多幅雷达图像之间配准的基础。我们的目标是结合滑动散射中心模型提出一种双/多基地雷达图像PS点关联方法，用于实现多角度雷达图像之间的精确配准。

光滑目标上的一次散射中心会随着雷达视线的变化在目标表面滑动，因此称作滑动散射中心，它表征目标的表面轮廓特征。由菲涅耳定律可知，滑动散射中心位于目标轮廓上的镜面反射点。

大部分情况下，光滑PS点目标的整体散射可以用分布散射σ₀(x,y)＝σ₀δ(f(x,y))等效替代，其中f(x,y)为目标轮廓函数。根据SAR的空间谱理论，不同合成孔径雷达观测与σ₀(x,y)在谱空间的不同区域存在一一对应关系。

记目标在滑动散射中心临域内的轮廓滑动散射表示为σ_O(x,y)。则单、双基地雷达所成的合成孔径像二维可以写成，

其中，为σ_O(x,y)的傅里叶变换谱，基于雷达像与目标轮廓谱之间的联系，可以将不相干的三组雷达测量串联起来，实现PS点关联。

我们基于上述理论提出一种适用于双/多基地雷达图像的PS点关联方法，对于不同角度观测下的多幅SAR图像进行了精确配准。这种配准方法对多角度SAR图像处理具有重要意义。

发明内容

本发明提出了一种基于滑动散射中心的双/多基地雷达图像PS点关联方法，用于解决由于目标散射特性的剧烈起伏导致的多部雷达从差异较大的不同视角观测同一场景时得到的雷达图像之间去相关严重的问题，完成多角度雷达图像之间的相干配准处理。

本发明方法是通过下述技术方案实现的：

一种基于滑动散射中心的双/多基地雷达图像PS点关联方法，包括以下步骤：

步骤一，根据双基地图像PS点进行抛物线拟合，得到双基地图像在S点的最佳拟合抛物线；

其中进行抛物线拟合采用以下方法：将两个方向上的雷达1和雷达2分别作为发射机和接收机构成一个双基地SAR系统，利用双基地SAR系统对目标进行成像处理得到双基地雷达图像，用双基地雷达图像近似重构目标轮廓散射σ_O(x,y)；

设两部雷达分别从观测角差距较大的两条基线上观测目标，并且两部雷达之间作双基地观测；根据空间谱理论，目标轮廓散射σ_O(x,y)由其对应的二维波数域空间谱等价表征；通过合成孔径雷达对目标轮廓σ_O(x,y)进行观测，在二维波数域表现为对目标空间谱的二维带通滤波；从不同视角对目标进行观测，在波数域体现在滤波器中心波数在二维平面的角度上；将单、双基地雷达观测分别记为K₁,K₂,K_1.2，则双基地合成孔径雷达所成的二维图像写成：