[发明专利]基于非正交非线性坐标系输出的中轨星载SAR成像方法

说明书

本发明公开了基于非正交非线性坐标系输出的中轨星载SAR成像方法，包括：接收中轨星载SAR发出的回波信号；对回波信号在距离向进行傅里叶变换，得到距离频域的信号；将距离频域的信号转换为非正交非线性坐标系下的、方位空变最小化的信号；利用距离非线性频调变标算法，对方位空变最小化的信号进行两维耦合解耦处理，得到距离徙动校正后的信号；对距离徙动校正后的信号进行方位匹配滤波，得到方位向压缩的信号；对方位向压缩的信号进行多普勒重采样，得到方位向处理后的信号；将方位向处理后的信号变换到方位时域，得到粗成像的信号；对粗成像的信号进行几何形变校正，得到成像信号。本发明可以提升中轨星载SAR的成像效率。

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，具体涉及一种基于非正交非线性坐标系输出的中轨星载SAR成像方法。

背景技术

与目前的低地球轨道星载SAR(Synthetic Aperture Radar，合成孔径雷达)相比，中地球轨道星载合成孔径雷达，简称中轨星载SAR，具有更大的幅宽；它的广域覆盖范围长达数百公里，重访时间短，只有几分钟，在许多领域中显示出的巨大应用潜力。中轨星载SAR长时间访问目标区域，通过提供连续的SAR图像，有助于实现动态监视。借助多级带宽设计和波束敏捷性，中轨星载SAR可以同时满足高分辨率与宽扫描带两个特性要求。

由于中轨星载SAR所在的中轨卫星与地球之间的相对运动较慢，在满足分辨率要求的情况下，合成孔径时间变得更长。而随着合成孔径时间的增加会出现一些问题，例如大气相位误差性待校正，斑点噪声影响被引入等。中地球轨道的轨迹曲率也可能影响波束停留时间和等效卫星速度，从而导致分辨率和信号特性随轨道时间而变。尤其在大场景中，方位平移不变性对于中轨星载SAR信号无效。这样的信号既有距离空变，也有方位空变，即信号是二维空变的。

目前，成熟的中轨星载SAR成像方法中，多采用CS(chirp scaling)和omega-K算法处理中轨SAR信号的二维空变。然而，这些算法的计算量大，使得中轨星载SAR成像过程较为复杂，影响了中轨星载SAR的成像效率。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明实施例提供了一种基于非正交非线性坐标系输出的中轨星载SAR成像方法。

本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种基于非正交非线性坐标系输出的中轨星载SAR成像方法，包括：

接收中轨星载SAR发出的经过目标反射的回波信号；

对所述回波信号在距离向进行傅里叶变换，得到距离频域的信号；

将原坐标系下的所述距离频域的信号转换为非正交非线性坐标系下的、方位空变最小化的信号；

利用距离非线性频调变标算法，对所述方位空变最小化的信号进行两维耦合解耦处理以补偿距离向的徙动，得到距离徙动校正后的信号；

对所述距离徙动校正后的信号进行方位匹配滤波，得到方位向压缩的信号；

对所述方位向压缩的信号进行多普勒重采样，得到方位向处理后的信号；

将所述方位向处理后的信号变换到方位时域，得到粗成像的信号；

对所述粗成像信号进行几何形变校正，得到无几何失真的中轨星载SAR成像信号。

在本发明的一个实施例中，所述将原坐标系下的所述距离频域的信号转换为非正交非线性坐标系下的、方位空变最小化的信号，包括：

将原坐标系下的所述距离频域的信号乘以预设的距离线性相关函数，得到非正交非线性坐标系下的、方位空变最小化的信号；所述距离线性相关函数为：