[發(fā)明專利]消除海面合成孔徑雷達成像中時變模糊效應的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810057877.9
• 申請日: 2008-02-20
• 公開（公告）號: CN101515036A
• 公開（公告）日: 2009-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王小青;肖疆;陳永強;朱敏慧
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 梁愛榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于遙感技術(shù)領(lǐng)域，涉及消除海面合成孔徑雷達成像中時變模糊效應的方法。

背景技術(shù)

合成孔徑雷達(SAR)是一種重要的海洋遙感手段，相比其他遙感手段，SAR具有全天時、全天候、分辨率高的優(yōu)勢。SAR已經(jīng)在海洋領(lǐng)域得到了很多成功的應用，從SAR圖像中可以獲取很多的海洋信息，例如反演海浪、海流、風場、內(nèi)波甚至海底地形等，世界上第一顆SAR衛(wèi)星-SeaSAT就是針對海洋應用的衛(wèi)星。

海面的微波散射主要是Bragg散射效應：海面的微波散射主要取決于海面上某種特定尺度的波的波幅，該波的傳播方向與電波入射面平行，其波長滿足：

λb=λ2sinθ---(1)]]>

其中λ為電磁波長，λ_b為Bragg波波長，θ為雷達入射角。海面后向散射為

σ₀＝8πk⁴cos4θ|Γ(θ)|²W(k_b)????(2)

其中k為電磁波波數(shù)，k_b為Bragg波數(shù)，W(k_b)為Bragg波浪譜，Γ(θ)為極化因子，

海面上的各種現(xiàn)象主要都是通過改變Bragg散射來反映到SAR圖像上，這其中主要分為三種調(diào)制效應：

1.傾斜調(diào)制：大尺度波浪通過改變海面的傾角從而改變電磁波入射角，從而改變海面后向散射。

2.流體力學調(diào)制：海面流場不均勻會導致海面出現(xiàn)幅聚、幅散現(xiàn)象，在幅聚的區(qū)域Bragg波譜會增大，而幅散的地方Bragg波譜會減小，從而改變后向散射。

3.聚束調(diào)制：動目標在SAR圖像中會產(chǎn)生方位向位移，其位移量與目標徑向速度成正比。這樣方位向傳播的大尺度波會造成海面徑向速度的不均勻，從而導致圖像聚合和發(fā)散，從而導致圖像的亮暗紋理。

傾斜調(diào)制和流體力學調(diào)制是海洋微波遙感(包括散射計、實孔徑雷達、SAR等遙感手段)的基本機理，這兩種調(diào)制效應對電磁波入射方向傳播的波比較敏感而對方位向傳播的波不敏感，這兩種調(diào)制作用可以看成是線性的；而聚束調(diào)制則是SAR特有的調(diào)制效應，它對方位向傳播的波比較敏感，正是由于這個特有的調(diào)制使得SAR在反演海浪譜等海洋應用中有不可替代的作用。

SAR成像原理要求目標在合成孔徑時間內(nèi)散射系數(shù)保持不變，但是海面是動態(tài)時變的，其時變周期與合成孔徑時間相當，甚至更小，這樣就會造成時變模糊特性，因此用常規(guī)的SAR成像方法難以獲取清晰的海面圖像，使得一些細致的海洋信息難以獲取。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明的目的是獲取清晰的海面圖像，為此本發(fā)明提供一種消除海面合成孔徑雷達成像中時變模糊效應的方法。

為了所述目的，本發(fā)明消除海面合成孔徑雷達成像中時變模糊效應的方法的技術(shù)方案如下：

步驟1：采用常規(guī)SAR成像方法對海面SAR回波進行初成像，獲得帶有時變模糊效應的海面SAR圖像；

步驟2：采用波浪譜反演算法，在SAR海面圖像中估計波浪主分量的方位向ε₀和距離向波數(shù)η₀；

步驟3：根據(jù)海面波浪色散關(guān)系計算SAR平臺方位向速度修正量和距離向速度修正量

步驟4：根據(jù)方位向和距離向速度修正量構(gòu)造修正后的匹配濾波器；

步驟5：用修正后的匹配濾波器對海面SAR回波信號波進行匹配濾波，完成去除時變模糊效應的SAR海面成像。

所述的構(gòu)造方位向匹配濾波器g′(x，r)為：