[发明专利]基于时域扰动的高低轨双基SAR保相成像方法

说明书

本发明公开了一种基于时域扰动的高低轨双基SAR保相成像方法，其主要思路为：确定高轨SAR卫星和低轨SAR卫星，高轨SAR卫星的检测范围内存在若干个目标，并确定地面场景中心处的目标为目标P_o，分别计算得到目标P_o的三维坐标位置、高轨SAR卫星的斜距矢量和低轨SAR卫星的斜距矢量；然后计算得到目标P_o的单基等效速度，并据此得到一致距离徙动信号，进而得到二维离散采样的SAR回波距离向校正信号；计算得到一致方位调频率二维信号；再得到聚焦SAR二维信号；最后得到聚焦后的高低轨双基保相SAR图像，所述聚焦后的高低轨双基保相SAR图像为基于时域扰动的高低轨双基SAR保相成像结果。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，特别涉及一种基于时域扰动的高低轨双基SAR保相成像方法，适用于以高轨SAR卫星发射的合作信号作为主动照射源、低轨SAR卫星被动无源接收地面散射信号的双基SAR系统保相成像处理。

背景技术

星载合成孔径雷达(SAR)是微波遥感设备中发展最迅速和最有效的传感器之一，并且作为主动式传感器能不受光照和气候条件的限制，可实现全天时、全天候对地观测。

星载SAR平台主要分为地球同步轨道(高轨)SAR卫星和低轨道(低轨)SAR卫星，低轨SAR卫星轨道高度通常在500km～1000km，其空间分辨率高，可达亚米级，但重复观测周期长，必须大规模组网飞行以提高重访能力，低轨SAR卫星所在系统复杂成本高昂，在很大程度上限制了其应用；高轨SAR卫星的轨道高度为35786km，生存能力强，且地面覆盖范围广，重访周期短，可以做到实时或准实时观测，但空间分辨率较低，几乎不可能达到1m以内的分辨率。

近年来，以高轨SAR卫星作为主动照射源，低轨SAR卫星被动无源接收地面散射信号的高低轨双基SAR协同体制逐渐进入人们视野，该体制可实现高信噪比和高时空分辨率，且灵活性强、成本低、抗摧毁和抗干扰能力强，可实现轻型化、模块化及商业化。因此，高低轨双基SAR体制与当前星载SAR系统相比，可显著提高对地观测能力，具有广阔的应用前景；然而，目前国内外对该体制的研究尚处于起步阶段，仍面临许多新的技术难题。

星载SAR系统的诸多应用都是以SAR图像为基础，因此研究适用于高低轨双基SAR系统的成像处理技术势在必行；然而，该星载SAR系统在复杂双基成像几何关系下，对于场景中不同位置的目标，由于双基斜距历程在距离向和方位向都具有较强的空变性，造成回波信号的距离徙动和方位调频率严重空变，导致传统单基SAR成像方法失效；此外，高低轨双基SAR系统成像分辨率高，观测范围广，且星载SAR系统的诸多应用都是基于保相的SAR图像展开的，因此如何实现高低轨双基SAR高分辨率宽测绘带的保相成像也是一大挑战。

陈世超等在文章“一种大斜视下的同轨双基SAR成像方法”(西安电子科技大学学报，2014，41(3)：1-7)中提出一种大斜视下的同轨双基SAR成像方法，然而同轨双基SAR不存在方位调频率空变问题，因此该方法不适用于高低轨双基SAR系统；孟自强在其博士论文“双基前视高机动平台SAR系统特性及成像算法研究”(西安电子科技大学工学博士论文，2016)中提出了一种基于级数反演的双基SAR成像方法，然而成像范围较小，且未考虑方位调频率空变和保相性等问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提出一种基于时域扰动的高低轨双基SAR保相成像方法，该种基于时域扰动的高低轨双基SAR保相成像方法是针对高低轨双基SAR系统的成像处理技术，通过校正回波信号的距离徙动空变和方位调频率空变，实现高分辨率宽测绘带场景的良好聚焦效果和保相性能。

为达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种基于时域扰动的高低轨双基SAR保相成像方法，包括以下步骤：