[发明专利]基于匀加速建模的超高分辨率星载SAR成像方法

权利要求书

1.一种基于匀加速建模的超高分辨率星载SAR成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将卫星的等效速度沿方位向的变化建模为匀加速运动，并将点目标(r，t_c)的精确斜距历程R(t_m)表示为近似斜距历程R′(t_m)与斜距历程误差ΔR(t_m)的和，r为卫星距点目标(r，t_c)的最短斜距，t_c为点目标(r，t_c)的方位零多普勒时刻，t_m为慢时间；

其中，所述点目标(r，t_c)的精确斜距历程R(t_m)，其表达式为：

R(t_m)＝R′(t_m)+ΔR(t_m)

其中，t_m为慢时间，r为卫星距点目标(r，t_c)的最短斜距，t_c为点目标(r，t_c)的方位零多普勒时刻，R′(t_m)为近似斜距历程，其表达式为：

R′(tm)=r2+((vr,tref(tm-tref)+12αr(tm-tref)2)-(vr,tref(tc-tref)+12αr(tc-tref)2))2]]>

其中，为参考目标(r，t_ref)的方位向等效速度，t_ref为选定的参考时间，α_r为点目标(r，t_c)的方位向等效加速度；

ΔR(t_m)为斜距历程误差，其表达式为：

ΔR(t_m)＝β(t_m-t_c)³+γ(t_m-t_c)⁴

其中，和分别为斜距历程误差ΔR(t_m)的三次项系数和四次项系数，β和γ在整个场景中的变化很小，认定β和γ为恒定不变；为点目标(r，t_c)的方位向等效速度；c₃＝-12f_d3/λ，c₄＝-48f_d4/λ，λ为星载SAR的中心波长，f_d3为方位调频率的变化率，f_d4为方位调频率的变化率f_d3的变化率，f_d3和f_d4的表达式分别为：

fd3=-2(Asat′-Atar′)·(Rsat-Rtar)λr-6(Asat-Atar)·(Vsat-Vtar)λr+3λfdfd22r]]>

fd4=-8(Asat′-Atar′)·(Vsat-Vtar)λr-6(Asat-Atar)·(Asat-Atar)λr+3λfd222r-2(Asat′′-Atar′′)·(Rsat-Rtar)λr+2λfdfd3r]]>

其中，R_sat、V_sat以及A_sat分别为卫星的位置、速度以及加速度矢量；A′_sat和A″_sat分别为卫星加速度矢量的导数和二次导数；R_tar、V_tar以及A_tar分别为地面目标的位置、速度以及加速度矢量；A′_tar和A″_tar分别表示地面目标的加速度矢量的导数和二次导数；f_d为多普勒中心频率，f_d2为方位调频率，f_d和f_d2的表达式分别为：

fd=-2(Vsat-Vtar)·(Rsat-Rtar)λr]]>

fd2=-2(Asat-Atar)·(Rsat-Rtar)λr-2(Vsat-Vtar)·(Vsat-Vtar)λr+λfd22r;]]>

步骤2，接收星载SAR回波信号，将星载SAR回波信号进行去载频处理，得到去载频后的回波信号其中，为快时间；

步骤3，对去载频后的回波信号进行距离快速傅立叶变换，并进行距离压缩，得到距离压缩后的回波信号S(f_r，t_m)，其中，f_r为距离频率；

步骤4，将距离压缩后的回波信号S(f_r，t_m)进行方位向插值，得到去除卫星的等效速度沿方位向的变化的回波信号S(f_r，t_m′)；对去除卫星的等效速度沿方位向的变化的回波信号S(f_r，t_m′)进行方位快速傅立叶变换，得到去除卫星的等效速度沿方位向的变化的二维频域回波信号S_ech(f_r，f_a)；对去除卫星的等效速度沿方位向的变化的二维频域回波信号S_ech(f_r，f_a)进行方位向相位误差补偿，得到方位向相位误差补偿后的回波信号S(f_r，f_a)；其中，t_m′为方位插值慢时间，f_a为多普勒频率；

步骤5，消除方位向相位误差补偿后的回波信号S(f_r，f_a)中的卫星的等效速度沿距离向的变化，得到最终的距离-多普勒域回波信号对最终的距离-多普勒域回波信号进行方位逆傅立叶变换，得到星载SAR图像。