[发明专利]基于奇异值分解的地球同步轨道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，涉及合成孔径雷达(SAR)系统中的雷达成像技术，特别涉及地球同步轨道SAR成像，可用于机载或星载平台的SAR成像处理。

背景技术

合成孔径雷达在对地观测方面的应用越来越广泛。星载SAR由于具有全天侯、全天时、分辨率高、宽测绘带等优点，得到了广泛的研究。现在正在运行的SAR卫星，多数为低轨SAR卫星，其测绘带宽度相比于机载SAR系统已经远远增加，但这离实际需求还有一定的距离。而地球同步轨道SAR卫星具有很大的测绘带宽度，波束覆盖面积大，其轨道高度约为36,000公里，瞬时波束的覆盖面积可以达到数十万平方公里，覆盖能力远远超过了低轨SAR卫星。

传统的星载低轨SAR的合成孔径时间往往只有几秒到十几秒，雷达平台的运动轨迹可以近似为直线轨迹；而地球同步轨道SAR卫星的轨道高度很高，运行速度较低，导致其合成孔径时间约为几百秒到几千秒，在卫星与地面目标的相对运动关系时需要考虑地球自转带来的影响，所以，卫星的运动轨迹为复杂的三维曲线轨迹；同时，地球同步轨道SAR卫星发出的波束要经历超长的传播距离，从而导致传统的“一步一停”假设下的斜距模型不再成立。这些问题大大增加了地球同步轨道SAR成像算法设计的难度，其根本原因在于上述问题导致地球同步轨道SAR存在严重的方位空变，这使得要求方位平移不变性的传统成像算法及其改进算法都无法有效地应用于地球同步轨道SAR成像中。国内外学者针对地球同步轨道SAR成像，提出了很多算法，其中，谱分析算法(SPECAN)考虑了地球同步轨道SAR的停走假设不再成立以及曲线轨迹的影响，是一种相对于传统算法更为精确的算法，但该算法仍然没有考虑地球同步轨道SAR的方位空变问题。在近地点，合成孔径时间为100s左右，场景为40公里左右的情况下，可以忽略方位空变对场景聚焦效果的影响，谱分析算法是可以应用的。但地球同步轨道SAR的合成孔径时间长，场景宽，方位空变异常严重，运用谱分析算法无法直接得到成像质量良好的地球同步轨道SAR图像。

发明内容

针对上述已有技术的不足，本发明的目的在于提出了一种基于奇异值分解的地球同步轨道SAR成像方法，该方法通过奇异值分解和线性插值来校正方位空变，不仅适用于超长合成孔径时间和超大场景的地球同步轨道SAR的方位空变校正，也适用于任意构型SAR的方位空变校正。

为达到上述技术目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

一种基于奇异值分解的地球同步轨道SAR成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，地球同步轨道卫星SAR发射调频脉冲信号，并对接收到的目标回波信号进行解调处理，得到解调后的回波信号s(t_r,t_a)，其中，t_r为距离时间，t_a为方位时间；

步骤2，利用级数反演法得到解调后的回波信号s(t_r,t_a)的二维频谱S(f_a；f_r)，将解调后的回波信号的二维频谱S(f_a；f_r)进行距离脉压处理，得到距离脉压后的回波信号的二维频谱相位Φ(f_r,f_a；X,R₀)，其中，f_a为多普勒频率，f_r为距离频率，X和R₀分别为点目标的方位位置和距离位置；