[发明专利]基于匀加速建模的超高分辨率星载SAR成像方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达信号处理领域，涉及星载合成孔径雷达(SAR)成像技术，特别涉及一种基于匀加速建模的超高分辨率星载SAR成像方法，可用于星载平台的超高分辨SAR成像。

背景技术

随着合成孔径雷达在对地观测方面的应用越来越广泛，大场景高分辨率成像已在国内外引起了高度的关注。距离高分辨率星载SAR技术近年来得到了迅猛地发展，国际上一些先进的距离高分辨率星载SAR能达到优于1米的分辨率，但是方位高分辨率星载SAR技术仍有待发展。由于卫星轨道以及地球旋转分量的时变性，卫星的等效速度不仅沿距离向变化，还沿方位向缓慢改变。在低分辨率或小场景的情况下，只需要考虑卫星的等效速度沿距离向的变化，但在超高分辨率及宽方位测绘带的情况下，卫星的等效速度沿方位向的变化也要予以考虑。

对星载SAR进行高分辨成像需要对斜距历程进行精确地建模，但由于星载SAR的几何关系较为复杂，现有星载SAR的斜距历程模型大都为近似模型，这些模型都没有考虑等效速度为非匀速的性质。传统的双曲线斜距模型具有便于推导成像算法这一优势，但由于它没有考虑等效速度沿方位向的变化，在高分辨率的情况下，尤其是超高分辨的情况下传统的双曲线斜距模型的近似误差较大，会导致点目标在方位向上产生散焦；现有的一些算法中，比较典型的算法是基于距离徙动算法(RMA)的大场景超高分辨星载SAR成像方法，该方法针对卫星等效速度沿距离向的变化问题对距离徙动算法进行了改进，能够很好地处理卫星等效速度沿距离向的变化对聚焦的影响，但是无法处理方位测绘带较宽时卫星等效速度沿方位向的变化问题对聚焦的影响。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出了一种基于匀加速建模的超高分辨率星载SAR成像方法，该方法首先将卫星的等效速度沿方位向的变化建模为匀加速运动，然后对方位向回波信号进行插值，以克服卫星的等效速度沿方位向的变化，最后运用距离徙动算法，得到超高分辨率的星载SAR图像；本发明能够解决宽方位测绘带时卫星等效速度沿方位向的变化导致的点目标在方位向散焦的问题。

为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

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；

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(FFT)，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(FFT)，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，运用距离徙动算法(RMA)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。