[發明專利]臨近空間慢速平臺合成孔徑雷達大場景成像方法

有效

• 申請號: 201310234099.7
• 申請日: 2013-06-14
• 公開（公告）號: CN103336280A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 張強輝;李文超;陳慶芬;黃鈺林;楊建宇;楊海光
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 周永宏

技術領域

本發明屬于合成孔徑雷達（Synthetic?Aperture?Radar,SAR）成像技術領域，具體涉及臨近空間慢速平臺SAR大場景成像方法。

背景技術

與光學傳感器相比，合成孔徑雷達（SAR）具有穿透性強，能全天時、全天候工作的獨特優點，目前已被廣泛應用在地球遙感、資源勘探、偵察、測繪、災情預報等領域。

臨近空間（Near?space）是距離地面20km到100km的空間，作為SAR運載平臺相比其它平臺具有許多獨特的優點，例如，相對機載SAR，臨近空間SAR具有長駐留時間、強生存能力、高效費比等優勢；相對星載SAR，臨近空間SAR具有機動靈活、重訪周期短等優勢；在敏感地區長期持續監控等應用領域具有重要的作用，特別是臨近空間慢速平臺SAR，由于能夠克服寬測繪帶和高方位分辨率的矛盾，近年來得到了廣泛的關注和研究。

為了縮短大場景成像周期，臨近空間慢速平臺SAR采用波束方位向掃描的操作模式。相比常規條帶模式，這一操作模式下回波具有如下特點：點目標合成孔徑時間和瞬時多普勒帶寬（Instantaneous?Bandwidth,IBW，即點目標的多普勒帶寬）縮小，同一距離門上的目標多普勒質心近似隨方位時間（即慢時間）以線性規律變化，總多普勒帶寬遠遠大于IBW。實際系統中為了減少數據冗余量，脈沖重復頻率（PRF）往往設置為僅比IBW高，遠遠小于總多普勒帶寬，造成多普勒混疊。

針對SAR方位掃描操作模式下的成像，文獻“Processing?of?sliding?spotlight?and?TOPS?SAR?data?using?baseband?azimuth?scaling，IEEE?Transactions?on?Geoscience?and?Remote?Sensing,2010,48(2):770-780”采用子孔徑的方法，基本思想是將整個方位向全孔徑分別若干個子孔徑，然后對每個子孔徑分別進行成像處理，最后再將各個子孔徑組合成完整孔徑的圖像輸出。但該方法涉及子孔徑的劃分，以及子孔徑圖像的拼接等，存在算法復雜且效率低下的問題；文獻“TOPSAR:Terrain?Observation?by?Progressive?Scans”（IEEE?Transactions?on?Geoscience?and?Remote?Sensing,2006,44(9):2352-2360）中通過對回波多普勒頻譜的復制擴展解除多普勒混疊，聚焦后通過方位時域數據的復制擴展解除方位時域的混疊，由于需要在方位向進行數據復制拼接操作和下采樣操作，不但會增加系統的數據存儲和處理負擔，而且會增加混疊能量和噪聲，導致圖像質量下降；文獻“Sliding?Spotlight?and?TOPS?SAR?Data?Processing?Without?Subaperture”（IEEE?Geoscience?and?Remote?Sensing?Letters,2011,8(6):1036-1040）中采用多普勒中心去斜和重新傾斜的預處理方法進行多普勒解混疊，然后采用線性Chirp?Scaling算法進行距離單元徙動校正（RCMC），該方法存在的問題是由于忽略了回波距離向調頻率的空變性造成RCMC誤差大，而經過預處理后的回波方位時域存在混疊，無法使用更加精確的非線性調頻變標（Non-linear?Chirp?Scaling,NLCS）算法或擴展調頻變標（Extended?Chirp?Scaling,ECS）算法進行RCMC。

發明內容

本發明針對背景技術存在的缺陷，研究設計了一種適合臨近空間慢速平臺SAR的大場景快速成像技術。

本發明的技術方案為：一種臨近空間慢速平臺合成孔徑雷達大場景成像方法，具體包括如下步驟：

S1.系統參數初始化，所述初始化的參數包括：旋轉中心斜距、脈沖重復頻率、距離向采樣率、boost方位向采樣點數；

S2.回波錄取，對子測繪帶進行boost回波錄取并進行解調得到基帶回波信號S_echo(τ,η)，其中，τ、η分別表示距離向時間、方位向時間；

S3.去多普勒混疊，具體過程如下：