[发明专利]一种双基合成孔径雷达成像方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)技术，尤其涉及一种双基合成孔径雷达(Bistatic Synthetic Aperture Radar，BiSAR)成像方法和装置。

背景技术

BiSAR是一种接收机和发射机处于不同工作平台的SAR成像体制，在接收机系统和发射机系统之间存在一定的空间基线。由于收发分置，BiSAR系统具备传统单基SAR不具备的优势：首先，收发系统分离，可以以较低的硬件费用实现“一发多收”的配置；其次，发射机和接收机搭载的平台多样，构成不同的双基成像系统，比如：以在轨的星载SAR作为发射源，以机载平台构成接收系统形成星-机BiSAR系统；将接收机置于固定位置构成星-地一站固定式BiSAR系统。此外，双星编队也可组成BiSAR系统，比如目前在轨的德国TanDEM-X系统，以双星编队获取全球高精度的数字高程信息；第三，由于双基系统的基线配置灵活，同时避免了单基SAR系统在进行干涉处理时的时间去相干和大气效应问题，能够得到比单基SAR系统更好的干涉反演结果。

BiSAR的成像模式可以分成以下三种：(1)方位移变BiSAR模式(Azimuth Variant BiSAR，AZBiSAR)，该模式中收发平台以不同的速度矢量运行，例如星-机BiSAR模式；(2)方位移不变BiSAR模式，该模式中收发平台以相同的速度矢量运行，例如双机载平飞模式；(3)一站固定式BiSAR模式，该模式中发射机或者接收机一方处于固定空间位置，例如：星地一站固定BiSAR和机地一站固定BiSAR模式。

针对BiSAR数据聚焦的算法，包括时域成像算法、频域成像算法，其中，时域成像法适用于上述三种BiSAR模式，也具有最佳的聚焦质量；但是，与频域成像算法，如距离多普勒算法(Range Doppler Algorithm，RDA)和非线性变标(Nonlinear Chirp Scaling Algorithm，NLCSA)相比，时域成像算法的时间复杂度高、聚焦过程耗时较长；而频域成像算法不能适应上述三种BiSAR模式。

因此，利用现有的计算机硬件，从算法层面开发时域聚焦算法的快速版本，实现BiSAR数据的快速高精度聚焦是十分必要的。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例期望提供一种BiSAR成像方法和装置，能够实现对BiSAR数据的快速精准聚焦。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种BiSAR成像方法，所述方法包括：

对回波数据进行距离向压缩，确定距离向压缩的数据，所述距离向压缩数据作为第一待分解数据用于第一次分解；

从n为1起重复执行下述操作，每次n加1，直至n达到N：对第n待分解数据进行升采样处理，对升采样后的数据进行第n次分解，确定参考点到合成前后子孔径的斜距依赖关系，根据所述斜距依赖关系，对第n次分解得到的数据进行第n次方位向合成处理，得到第n方位向合成数据，所述第n方位向合成数据作为第n+1待分解数据用于第n+1次分解；其中，N为大于1的正整数；

对第N方位向合成数据采用后向投影(Back Projection，BP)算法进行方位向聚焦，得到聚焦图像。

上述方案中，所述对回波数据进行距离向压缩，确定距离向压缩的数据，包括：

当回波数据是方位移不变BiSAR数据时，对回波数据先进行傅里叶正变换，再乘以频域匹配滤波函数，之后进行傅里叶逆变换，得到距离向压缩的数据；

当回波数据是一站固定式BiSAR数据时，先对回波数据进行傅里叶正变换，再和地面接收机的同步天线接收的卫星发射数据的共轭傅里叶变换进行频域相乘，最后进行傅里叶逆变换，得到距离向压缩的数据。

上述方案中，所述对第n待分解数据进行升采样处理，包括：

对第n待分解数据进行快速傅里叶变换(FFT)，并通过补零实现升采样处理。

上述方案中，所述对升采样后的数据进行第n次分解，包括：

按照预设的第n个子孔径分解级数对升采样后的数据进行第n次分解，得到一级以上的子孔径数据，并确定各级子孔径数据中的子孔径数量。

上述方案中，所述确定参考点到合成前后子孔径的斜距依赖关系，包括：

针对一站固定式BiSAR，根据参考点到合成前后子孔径的斜距、参考点到接收机的斜距、光速、以及参考点的坐标，确定参考点到合成前后子孔径的时延，所述时延为参考点到合成前后子孔径的斜距依赖关系；或者，