[发明专利]一种星载SAR成像处理方法

说明书

一种星载合成孔径雷达成像处理方法，该方法包括分析星载合成孔径雷达成像传统双曲线斜距模型和解析推导适用边界条件，完成算法选型；去除原始回波信号中距离向冗余采样数据，通过对斜距模型误差和高次相位误差的补偿实现星载SAR高分辨大斜视数据处理，得到完全聚焦图像。本发明提供的方法结合星载SAR高分辨大斜视处理信号模型，分析了现有模型和算法的处理边界条件，对星载SAR成像处理算法选型具有一定的参考，此外，本发明通过对斜距模型误差和高次相位误差的补偿实现星载SAR高分辨大斜视数据处理，有效地解决了二维频谱严重耦合和速度空变难题，减小了距离向冗余采样，节约了运算所需资源和时间，极大地促进了星载SAR对地观测应用。

技术领域

本发明涉及雷达成像技术领域领域，尤其涉及一种星载SAR成像处理方法。

背景技术

星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，简称SAR)是一种主动式微波遥感设备，具有全天时、全天候、二维高分辨、强穿透性、多功能、多用途等特点，在海洋搜救、灾害监测、战场侦查、地图测绘等领域发挥着重要的作用。由于星载SAR具有较大的观测范围，目前已成为主流的对地观测手段。

目前，星载SAR大多工作在正侧视和小斜视情况下，为了更及时、灵活地获取精细对地SAR图像，星载SAR高分辨大斜视模式将被频繁采用。然而高分辨星载SAR往往对应更长的合成孔径时间，卫星运动轨迹不再等效于一条直线，导致传统斜距模型失效；而且，方位向大斜视角将引入大量的距离向冗余采样和强烈的距离方位耦合，导致后期处理数据量急剧增加和传统成像处理算法精度下降。因此，传统模型和处理算法不再满足星载SAR高分辨大斜视快速、高精度图像聚焦要求，将限制星载SAR的应用场景。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种星载SAR高分辨大斜视成像处理方法，解决二维频谱耦合严重和速度空变难题，减小距离向冗余采样，节约运算所需资源和时间。

(二)技术方案

一种星载合成孔径雷达成像处理方法，该方法包括：

分析星载合成孔径雷达成像传统双曲线斜距模型和解析推导适用边界条件，完成算法选型；

去除原始回波信号中距离向冗余采样数据，通过对斜距模型误差和高次相位误差的补偿实现星载SAR高分辨大斜视数据处理，得到完全聚焦图像。

上述方案中，分析星载合成孔径雷达成像传统双曲线斜距模型和解析推导适用边界条件，完成算法选型，包括：

确定斜距模型引入的相位误差Δψ；

将原始回波信号转换到二维频域确定处理边界条件。

其中，相位误差Δψ：

Δψ＝4πΔR/λ

其中，ΔR表示斜距模型引入的最大距离误差，λ表示波长，当Δψ＜π/4时斜距模型适用。

其中，将原始回波信号转换到二维频域确定处理边界条件，确定的处理边界条件为：

K_r(Z+M)＜＜1

其中，K_r为不考虑斜视影响时的距离向调频率，Z和M为中间变量，c表示光速，R₀表示最短斜距，f_η表示多普勒频率，f₀表示载频，V_r表示等效速度，D表示徙动因子，f_ηc表示多普勒中心频率。

上述方案中，去除原始回波信号中距离向冗余采样数据是通过距离移位校正距离走动量实现，距离位移函数为：