专利名称：星载超高分辨率滑动聚束sar成像方法
技术领域：
本发明属于航天和微波遥感的交叉技术领域，特别涉及一种针对星载SAR
(Synthetic Aperture Radar,合成孔径雷达)新工作模式-滑动聚束SAR (Sliding
Spotlight Synthetic Aperture Radar)的成像处理方法。
背景技术：
星载滑动聚束SAR的工作模式是一种新颖的介于条带模式和聚束模式之间的SAR工作模式。通过控制天线辐照区在地面移动的速度来控制方位向分辨率，成像的面积比聚束SAR大，分辨率高于相同天线尺寸的条带SAR。在分辨率降低很小的前提下，星载滑动聚束SAR可以获得比聚束SAR更大的方位向成像带宽度，在高分辨率和大面积成像中做出很好的权衡；同时天线在方位向依次扫描每个散射中心，避免了传统聚束模式由于方位向天线加权不均匀导致的图像信噪比沿方位向分布不均匀的问题。该模式对重要目标所在地域可以进行分辨率的灵活配置，减少星载条带SAR初次侦察虚警、漏警的概率，加快了在航天侦察中甄别目标的速度，具有重要的军事应用价值。目前，子孔径BAS (baseband azimuth scaling,基带方位向变标)算法是高效高精度处理星载滑动聚束SAR数据的新颖算法，该算法基于线性孔径的距离历程，通过子孔径的合理划分和解旋转处理，高效率的解决了由于星载滑动聚束SAR特有的天线方位向扫描规律造成的慢时间域欠采样问题和图像域折迭问题。该方法已被证明能够解决中等分辨率(X波段下米级分辨率)的星载滑动聚束SAR成像处理问题。然而，星载滑动聚束SA R正朝着高分辨率(如X波段下分米级分 辨率)发展。当分辨率足够高时，一方面，星载滑动聚束SAR对应的超长合成孔径引起非线性孔径问题，如果仍然沿用当前基于线性孔径的距离历程来处理数据，将导致严重的方位向散焦；另一方面，高分辨率下方位匹配滤波器的方位向移变问题凸显出来，而现有BAS算法使用固定线性调频率的解旋转处理，不能适应方位调频率的方位向移变，导致测绘区方位向边缘成像质量显著下降。这些问题是目前已有的包括子孔径BAS算法在内的所有星载滑动聚束SAR成像算法无法解决的。
发明内容
本发明为了有效解决适用于星载超高分辨率滑动聚束SAR的成像处理问题，提出了一种基于分段式的线性孔径距离历程和非线性调频解旋转处理的星载滑动聚束SAR成像算法。本算法处理精度高，适用于处理超高分辨率下的回波数据；同时本发明相对于已有高效BAS算法，在保证高处理精度的同时，计算量不大，具有高的执行效率。本发明技术方案的基本思路是:首先，将星载滑动聚束SAR—次观测获得的全孔径数据划分为若干子孔径，在每个子孔径分别建立该子孔径下的局部线性孔径距离历程模型，通过使用这种分段式的线性孔径距离历程，避免了超长合成孔径带来的非线性孔径问题，不过，分段线性孔径距离历程额外带来了不同子孔径下聚焦位置和相位不一致问题；然后，对每段子孔径数据进行子孔径聚焦处理，同时补偿由于分段线性孔径距离历程带来的聚焦位置和相位不一致；最后，将各子孔径数据合成为全孔径数据，通过非线性调频解旋转，解决方位向大测绘带宽带来的方位向移变问题。本发明技术方案是:已知星载滑动聚束SAR发射信号的参数是:中心频率&，带宽调频率&，波长λ，脉冲重复频率PRF，波束多普勒带宽Ba，inst。已知星载滑动聚束SAR在某次观测过程中的参数是:总观测时间长度T.，总观测时间中心时刻ta，ref,测绘带中心地距(ground range)rmid,平均卫星等效速度,卫星等效速度的平方值随时间变化率V，滑动聚束SAR旋转中心斜距(the vector distance to therotation center) rMt(!,变标距离(the scaling range) rscl0。在上述观测过程中，星载滑动聚束SAR观测目标获得回波数据Sci (t, τ )，其中t表示慢时间，τ表示快时间。以sQ(t，τ)为作为成像的数据，对于观测范围内的任意地距值r，采用以下步骤完成该地距上方位向观测范围内目标的成像聚焦:第一步:子孔径二维频域数据获取首先，利用下式计算子孔径处理带宽Ba，pM。:
权利要求
1.一种星载超高分辨率滑动聚束SAR成像方法，其特征在于，包括下述步骤: 已知星载滑动聚束SAR发射信号的参数是:中心频率，带宽&，调频率&，波长λ，脉冲重复频率PRF，波束多普勒带宽Ba，inst ； 已知星载滑动聚束SAR在某次观测过程中的参数是:总观测时间长度Ttjbs,总观测时间中心时刻\吣测绘带中心地距rmid，平均卫星等效速度Gimd,卫星等效速度的平方值随时间变化率V，滑动聚束SAR旋转中心斜距rMt(l，变标距离rsc;1(l ;在上述观测过程中，星载滑动聚束SAR观测目标获得回波数据S(l(t，τ)，其中t表示慢时间，τ表示快时间； 以S(l(t，τ)为作为成像的数据，对于观测范围内的任意地距值r，采用以下步骤完成该地距上方位向观测范围内目标的成像聚焦: 第一步:子孔径二维频域数据获取: 首先，利用下式计算子孔径处理带宽Ba，pM。:
全文摘要
本发明提出一种星载超高分辨率滑动聚束SAR成像方法。技术方案是首先，将星载滑动聚束SAR一次观测获得的全孔径数据划分为若干子孔径，在每个子孔径分别建立该子孔径下的局部线性孔径距离历程模型；然后，对每段子孔径数据进行子孔径聚焦处理，同时补偿由于分段线性孔径距离历程带来的聚焦位置和相位不一致；最后，将各子孔径数据合成为全孔径数据，通过非线性调频解旋转，解决方位向大测绘带宽带来的方位向移变问题，最后实现成像。本发明相对于已有的方法，没有增加过多的计算量，保持了计算的高效率。
文档编号G01S13/90GK103235305SQ20131010619
公开日2013年8月7日 申请日期2013年3月29日 优先权日2013年3月29日
发明者何峰, 孙造宇, 金光虎, 余安喜, 董臻, 陈祺, 马喜乐, 黄海风, 张永胜, 何志华, 杜湘瑜 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学