一种geo sar干涉系统数据获取方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及合成孔径雷达技术领域，具体设及一种GE0SAR干设系统数据获取方 法。
【背景技术】
[0002] 合成孔径雷达（SAR)是一种全天候、全天时的高分辨率微波遥感成像雷达，可安 装在飞机、GE0SAR、导弹等飞行平台上。自上世纪50年代发明W来，已经在很多领域取得 了越来越广泛的应用，例如灾害控制、植被分析、微波遥感等领域。地球同步轨道合成孔径 雷达（GE0SAR)是运行在36000km高度地球同步楠圆轨道上的SAR。相比于低轨SAR(LE0 SAR，轨道高度低于lOOOKm)，GEOSAR具有成像范围大、重访时间短、抗打击与抗摧毁能力 强等特点，目前已成为国内外的研究热点。干设处理是GE0SAR系统应用的一个重要方面。 GE0SAR干设处理的最大难点在于GE0SAR较高的轨道高度、严重的摄动影响W及较大的等 效前斜角度。运些因素导致GE0SAR干设系统面临不平行的重轨轨迹和斜视照射的特殊难 题（如图1所示）。
[0003] 在上述特点的影响下，传统基于零多普勒中屯、的低轨SAR干设数据获取方法（即 将SAR系统零多普勒频率对应的GE0SAR位置做为合成孔径中屯、进行数据获取）将会使生 成的重轨GE0SAR干设数据对（第一轨数据和第二轨数据）由于空间谱在方位地面投影方 向的失配（如图2所示）而产生明显的旋转去相关。运种去相关作用将会增加后续的干设 处理的难度并降低高程和形变反演的精度。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明提供了一种GE0SAR干设系统数据获取方法，能够基于最小旋转 去相关准则确定GE0SAR干设对的最优空间几何关系进行GE0SAR干设数据获取，解决传 统基于零多普勒中屯、的低轨SAR干设数据获取方法下生成的重轨GE0SAR干设数据对含有 明显旋转去相关的问题，大幅提高获取干设对的相关性。
[0005] 本发明的GE0SAR干设系统数据获取方法，其设定GE0SAR干设系统观测的目标 区域，然后执行W下步骤：
[0006] 步骤1，选取GE0SAR干设系统在第一轨运动中对目标区域覆盖的波束中屯、时刻 T〇,m，并将该波束中屯、时刻Td,m对应的GE0SAR干设系统所在位置作为第一轨GE0SAR干设 数据的合成孔径的中屯、位置M。；
[0007] 步骤2,将GE0SAR干设系统的旋转去相关系数丫r表示为：
[0008] (1)
[0009] 其中，W。为GE0SAR干设系统的方位带宽，么轉为GE0SAR系统第一轨运行时距离 向在地面投影方向空间谱偏移；y紙为GE0SAR系统第一轨运行时对目标区域覆盖的波束 中屯、时刻Td,m对应的GEOSAR速度，跨知为GEOSAR系统第一轨运行时对目标区域覆盖的波 束中屯、时刻Tu,m对应的斜距矢量，K。是波数矢量，II?II2是求模运算；
[0010] 在GE0SAR干设系统第二轨运动时对目标区域覆盖的全孔径轨道范围内，W脉冲 重复时间PRT为步进进行遍历，分别计算W每一个位置作为第二轨GE0SAR干设数据的合 成孔径的中屯、位置时对应的选取最小的法嵌i并由式（1)计算丫f，即使Ax'x最小从而 最小化丫r，获得丫r最小时对应的孔径中屯、时刻T。,S及对应的GE0SAR位置S。，则T。,S即 为GE0SAR系统第二轨运动中对目标区域覆盖的波束中屯、时刻；S。即为第二轨GE0SAR干 设数据的合成孔径的中屯、位置；
[0011] 步骤3,根据设定的方位向分辨率和合成孔径的中屯、位置确定相应轨道的合 成孔径时间，并由确定的合成孔径时间和孔径中屯、时刻获得相应轨道的子孔径成像范 围，其中第一轨的子孔径成像范围巧
，第二轨的子孔径成像范围为
;其中T。为第一轨的合成孔径时间，T'。为第二轨的合成孔径时间；
[0012] 步骤4,对于第一轨和第二轨均进行W下处理：利用GE0SAR系统参数脉冲重复时 间PRT确定子孔径成像范围内GE0SAR干设数据，根据GE0SAR干设数据分别获得每个脉 冲发射时刻的GE0SAR干设系统在该轨道中的位置。
[0013] 有益效果：
[0014] 现有技术中，若采用零多普勒方法进行数据获取时，对于LEOSAR干设系统，由于 非常平行的重复轨迹，因此通过零多普勒方法进行干设对数据获取，为零，干设对的方 位地面投影方向空间谱完全重合，没有旋转去相关；但是在&崎在GE0SAR中由于非平行的 重复轨迹，因此不能消除，存在明显的方位向地面投影方向空间谱偏移和旋转去相关。
[0015] 本发明中利用旋转去相关系数Yf消除对于高程测量是没有贡献的、W减小 旋转去相关提高相干性。而要使旋转去相关最小，本发明为了使、最小从而最小化丫f， 从而使方位向地面投影方向的空间谱重合部分达到最大。从而解决了传统基于零多普勒中 屯、的低轨SAR干设数据获取方法下生成的GE0SAR干设数据含有明显的旋转去相关的问 题。
【附图说明】
[0016] 图1为GE0SAR干设系统重轨轨迹示意图；
[0017] 图2为二维GE0SAR干设数据对空间谱示意图；
[0018] 图3为GE0SAR干设系统的具体几何结构图；
[0019] 图4(a)为现有技术中零多普勒中屯、数据获取方法得到的干设数据相关系数图；
[0020] 图4(b)为本发明的GE0SAR干设系统数据获取方法得到的干设数据相关系数图；
[0021] 图5为两种数据获取方法下的方位向地面投影空间频率偏移。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
[0023] 本发明提供了一种GE0SAR干设系统数据获取方法，具体步骤如下（GE0SAR干设 系统的具体几何结构参见图3):
[0024] 步骤1:获取第一轨GE0SAR干设数据；
[0025] 步骤11，设定需要观测的目标区域范围。由于GE0SAR的波束对观测的目标区域 覆盖时间较长，选取GE0SAR系统第一轨运动对目标区域覆盖的波束中屯、时刻Te,M，将该T。， M对应的GE0SAR系统所在位置作为第一轨GE0SAR干设数据的合成孔径的中屯、位置M。。 [002引步骤12,设定方位向分辨率P。，利用（1)确定所需要的合成孔径时间T。：
[0027]
(!)
[002引表达式中，W纖为GE0SAR系统在对目标区域覆盖的波束中屯、时刻Te,M对应的GE0SAR速度，A为GE0SAR系统的信号载波波长，为GE0SAR系统在对目标区域覆盖的 波束中屯、时刻Tu,m对应的斜距，II?II2是求模运算。
[002引步骤13,由确定的合成孔径时间T。和孔径中屯、时刻T选取第一轨GE0SAR干设 数据获取的子孔径成像范围为
[0030] 步骤14,利用脉冲重复时间（PRT)参数确定第一轨GE0SAR干设数据获取子孔径 成像范围内每个脉冲发射时刻对应的GE0SAR系统的位置。
[0031] 步骤2 :获取第二轨GE0SAR干设数据；
[003引步骤21:
[0033] 第二轨GE0SAR干设数据获取对产生干设图的相关性影响很大。由于传统的零多 普勒中屯、数据获取方法使获得的干设图具有严重的旋转去相关。下面针对运个问题，将给 出GE0SAR干设处理最小旋转去相关准则下的数据获取方法。
[0034] 在干设处理中，相关系数一般由W下几个因素影响，如似所示。
[00；35]丫二丫thS?丫g?丫t似
[003引表达式中丫the是热噪声去相关，丫g是几何去相关，丫t是时间去相关。由于丫g主要受数据获取方法影响，下面主要讨论不同的数据方法对Tg的影响，根据波数域分析的 思想，丫g表示为：
[0037]
(別
[003引表达式中，r是目标区域的表面散射单元，0e(r)代表目标区域的后向散射系数， V是目标区域的积分区域。嗦为第二轨行过时孔径中必时刻GEOSAR到目标区域的斜距，U代表快时间，t代表慢时间，Ufe和US。代表目标距离向位置，M?谢％綠代表干设对脉冲响 应函数，是干设相位。Km和KS是干设对的波矢量，可W表示为：
[0039]
(5)
[0040] GE0InSAR系统工作在固定的中必频率，则心等存 '.'k乂'
[0041] 将（4)代入（3)并通过一阶泰勒展开进行化简，得到巧）。
[0042]
(5)
[0043] 表达式中，?'表示是单位矢量，<?〉是内积运算。
[0044] 利用正交基I、和餐对妨进行矢量分解得到化）。其中!为目标区域的中 必点P与该P在地平面上的投影Q点构成矢量的单位位置矢量。策和I線是正交的，澡&是 由它们间的矢量积确定的单位矢量。
[0045]
('(>)
[004引表达式中，成代表GE0SAR干设对的孔径中屯、时刻的GE0SAR间距离矢 量。由于在基线相对于斜距较小并且GE0SAR系统中斜距一般较大，忽略（6)式中的
并将目标区域的表面散射矢量r分解到鳥郝鳥两个正交的 方向，最终（3)可W表示为（7)。
[0047]
[0048] 表达式中，％为距离向在目标