[發明專利]適合非勻速直線航跡的SAS成像和運動補償方法

有效

• 申請號: 201610308449.3
• 申請日: 2016-05-11
• 公開（公告）號: CN107367731B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 段江濤;黃勇;劉紀元
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: G01S15/89
• 分類號: G01S15/89;G01S7/52
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 王宇楊;李彪

1.一種適合非勻速直線航跡的SAS成像和運動補償方法，包括：

步驟1)、建立最終輸出圖像的直角坐標成像網格，記錄該直角坐標成像網格上每個像素點的坐標，其中，對于存在高程起伏的場景，還需要記錄直角坐標成像網格上各個像素點的高程信息；建立一個全局的極坐標網格，用于各個子孔徑圖像的融合；

步驟2)、以遞歸的方式實現多級子孔徑合并、成像區域分解和子圖像融合；其中，這一遞歸過程分為M個階段，每個階段所要完成的操作包括：

步驟2-1)、實現子孔徑合并，完成相應的成像區域分解；

步驟2-2)、以一合并后的子孔徑的中心為原點建立局部極坐標成像網格，且該局部極坐標成像網格中相鄰像素的距離間隔和相鄰像素的角域間隔滿足式(2)：

其中，Δr表示相鄰像素的距離間隔，Δ(sinθ)表示像素的角域間隔，c為聲速，B為發射信號的帶寬，λ_min為信號中包含的最小波長，l為該局部極坐標成像網格所對應的孔徑長度；

步驟2-3)、將一個完整的合成孔徑劃分為多個子孔徑，將子孔徑擬合直線航跡，然后根據子孔徑等效相位中心的真實位置來計算瞬時斜距，進而生成極坐標子圖像；其中，假設第m階段第n個子孔徑中心的方位坐標為y_n^(m)，以其為原點建立局部極坐標系，則所述極坐標子圖像表示為：

其中，λ_c取中心頻率對應的波長，表示方位時間t_a時刻等效相位中心到像素點(r,θ_n^(m))的瞬時斜距，v表示方位速度信息；ss_M是將原始回波進行距離向脈沖壓縮后的結果；

第m階段第n個子孔徑中心的方位坐標為y_n^(m)的表達式為：

其中，N^(m)為第m階段的子孔徑數目，m＝1,2,…，M；每個子孔徑的長度l^(m)＝L_a/N^(m)；

在本步驟中，通過擬合直線航跡，使得瞬時斜距的計算更為簡便，子圖像融合也得以簡化，其表達式為：

步驟2-4)、根據子孔徑中心與步驟1)建立的全局極坐標成像網格之間的幾何關系，通過距離和角域插值將步驟2-3)所得到的極坐標子圖像投影至全局極坐標成像網格，得到當前子孔徑所對應的輸出圖像；

步驟2-5)、存儲當前子孔徑對應的輸出圖像；然后跳轉至下一個合并后的子孔徑，重復之前的步驟處理過程，直至處理完全部的合并后子孔徑；

步驟2-6)、讀取各合并后子孔徑的輸出圖像并進行相干疊加；

步驟3)、遞歸過程終止，將極坐標系圖像變換到步驟1)所建立的直角坐標成像網格中，最終得到全空間分辨率的圖像。

2.根據權利要求1所述的適合非勻速直線航跡的SAS成像和運動補償方法，其特征在于，在步驟2-1)中，實現子孔徑合并時參考方位速度v的信息；具體包括：

在方位速度較快的航跡部分，方位向單位長度內的孔徑數目相對稀疏，則在所述方位速度較快的航跡部分對應的孔徑合并時合并多于N^(m)的子孔徑數目；在方位速度較慢的航跡部分，回波數據中包含的成像場景中的信息相對過于富余，在該段方位長度對應的孔徑合并時則合并少于N^(m)的子孔徑數目，少合并的子孔徑數目勻給相鄰的方位速度較快的部分。

3.根據權利要求1所述的適合非勻速直線航跡的SAS成像和運動補償方法，其特征在于，在步驟2-3)中，所述擬合直線航跡具體包括：將一個完整的合成孔徑的非直線航跡劃分為多個較短的子孔徑，對各個子孔徑內采用DPC算法得到子孔徑內各乒回波的左右側移量，剔除由于成像環境復雜而產生的個別數值異常的野值；然后按照最小二乘等最優準則將較短子孔徑擬合成一條直線，把它作為子孔徑對應的虛擬的理想直線航跡；最后把初級子圖像的原點定義到擬合出的相應的直線航跡上。