[發明專利]一種適用于大斜視角的機載SAR成像方法

有效

• 申請號: 201110330797.8
• 申請日: 2011-10-27
• 公開（公告）號: CN102393518A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 謝亞楠;萬智龍;鄭和;劉文淵;周潔
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本發明涉及的是一種適用于大斜視角的機載SAR成像方法，屬于遙感圖像處理技術領域。

背景技術

“合成孔徑”概念的出現可以追溯到本世紀五十年代。1951年6月美國古德依爾公司的卡爾·威利(CarlWiley)提出用頻率分析的方法改善雷達的角分辨率，并于1952年研制出一種“多普勒波束銳化”系統，該系統是合成孔徑雷達(SAR)的最初模型，與卡爾·威利進行工作的同時，伊利諾大學控制系統實驗室開始獨立研究合成孔徑雷達(SAR)，并且證實了用頻率分析法確實能改善雷達的角分辨率。

1953年7月，得到了第一張合成孔徑雷達圖像。1953年在美國密執安大學舉辦的暑期討論會上，許多學者提出了利用載機運動可將雷達的真實天線綜合成大尺寸的線性天線陣列的新概念。用這種觀點除了能解釋提高雷達角分辨率的原理以及正側視工作方式能得到最佳角分辨率外，還使人們認識到合成孔徑有經相位校正求和與不經相位校正求和之分，即有聚焦工作方式和非聚焦工作方式之分，認識到由于雷達脈沖工作體制必然帶來距離模糊和方位模糊以及解決這些問題的途徑，這使人們對合成孔徑原理的認識深化了一步。這一時期的工作僅限于對合成孔徑原理的分析，信號處理的手段很不完善。聚焦工作方式和光學中的聚焦原理相似，這使得人們想到利用光學透鏡完成合成孔徑要求的信號處理任務。1957年8月，美國密執安大學雷達和光學實驗室的柯特羅吶(L.J.Cutrona)和利思(E.N.Leith)，用地面光學系統對合成孔徑雷達系統采集的數據進行了聚焦式處理，獲得了大面積的地面圖像。與第一次獲得的SAR圖像相比，這些圖像更清晰，分辨率更高。利思等人還發現，聚焦合成孔徑原理和全息光學原理相同，這使得光學信號信號處理方法更加完善。六十年代是機載SAR蓬勃發展的時期，許多國家開展了合成孔徑雷達成像系統的研制。在機載SAR系統迅速發展的同時，機載SAR成像的方法也得到了發展，如RD、Chirp?Scaling、RMA、PFA等成像方法，其中RD與Chirp?Scaling成像方法應用最為廣泛。

在正側視時，RD成像方法能較好地實現機載SAR信號處理，主要缺點是需要插值進行距離遷移校正，一方面帶來了附加的計算量，另一方面會引起人為截斷誤差和圖像的相位失真，尤其是相位失真在某些場合是不允許的。而Chirp?Scaling成像方法利用雷達發射線性調頻信號的特點，在雷達回波的R-D域中引入線性調頻信號，將不同距離上的距離遷移軌跡校正到與某一參考距離上的軌跡相同，在二維頻域同時完成距離遷移校正、距離壓縮和二次距離壓縮，避免了插值的運算，大大提高了計算的效率，但是對于大斜視角的機載SAR成像，其二維耦合仍然難以減小，圖像質量難以得到保障。

本發明涉及了一種適用于大斜視角的機載SAR成像方法，該方法克服了現階段成像方法的缺點，提出了在大斜視角的模式下，減少成像過程中的二維耦合，提高相位展開精度，進一步提高成像質量的方案，該數據處理方法僅通過復數乘法和快速傅里葉變換實現，一次數據處理僅需要半分鐘時間，具有結構簡潔、處理速度快的優點，同時距離向和方位向都具有較高的空間分辨率。

發明內容

本發明目的是在于針對現有技術中存在的缺陷提供一種適用于大斜視角的機載SAR成像方法，該方法能應用于機載SAR對目標進行高精度成像，也能應用于如高速彈載SAR這類在大斜視角下對目標進行成像的系統，實現對目標的精細探測，彌補現有成像技術處理大斜視角下對目標進行高精度成像的不足，為發展完善的成像系統奠定堅實的技術基礎。

為達到上述目的，本發明的構思是：機載SAR信號處理是基于回波信號的模型，通過對回波信號壓縮處理，同時對回波信號的相位信息精確處理，實現對目標的高精度成像。

根據上述構思，本發明采用下述技術方案：

上述一種適用于大斜視角的機載SAR成像方法，其特征在于，便于闡述本發明提供的信號處理方法，下面結合斜視模式下的機載SAR回波模型，在此基礎上給出該信號處理方法的實現，其具體步驟如下：

(1)構建回波信號模型，獲取點目標的回波信號