[發明專利]基于三維等距圓模型的近距寬域SAR高分辨成像方法

有效

• 申請號: 201910549751.1
• 申請日: 2019-06-24
• 公開（公告）號: CN110161503B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 鐘華;葉宗奇;李世平;王夢圓;趙榮華;劉靜;陳國瑾
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發明公開一種基于三維等距圓模型的近距寬域SAR高分辨成像方法：首先用參考點處的LRWC去除主要的線性RCM，緩解了距離方位耦合。然后，通過KT變換去除了所有方位零時刻點目標的RCM線性項，并緩解了部分距離方位耦合。基于Bulk RCMC的處理結果，提出了新的三維等距圓模型，并在距離向處理中提出一個改進的方位空變的殘余高階RCMC用于處理方位空變的殘余高階RCM，并在后續處理中加入SRC完成了距離向處理。基于三維等距圓模型，利用推導出的方位空變斜距解析式和空間斜視角隨地面距離空變的解析式，分析了多普勒相位的方位變化特性對成像的影響，實現了對多普勒中心頻率的去除。本發明在處理近距寬域、大斜視成像條件下的SAR回波數據具有更好的聚焦效果。

技術領域

本發明屬于信號處理領域，涉及在近距離、寬測繪帶(近距寬域)大斜視合成孔徑雷達(synthetic aperture radar,SAR)成像中，空間斜視角隨地面距離空變導致雷達回波特性變化復雜條件下的高質量SAR成像處理工作。

背景技術

近些年來，合成孔徑雷達已經在軍事和民用遙感領域得到廣泛應用，特別是在機載SAR成像方面，高度斜視SAR是一種重要的成像模式，因為它為SAR成像提供了更多的靈活性和機動性。然而在巡航導彈、無人機等近距寬域大斜視成像應用中，斜視角的距離空變尤為顯著，導致距離徙動和多普勒參數存在復雜的空變特性，使得SAR成像在近距寬域成像條件下變得更加困難。

經過對SAR斜視成像系統信號模型的深入分析發現，傳統模型主要適用于在遠距離、窄測繪帶(測繪帶寬度相對于作用距離較小)條件下的成像，而在近距離寬測繪帶條件下，傳統模型存在較大誤差，導致雷達圖像出現幾何畸變和聚焦性能下降等問題。當SAR處于近距寬域工作條件下時，其回波空間斜視角隨地面距離位置改變而顯著變化。因此，若要在近距寬域條件下獲得更高質量的SAR圖像數據，必須重視并解決空間斜視角隨地面距離位置空變這個問題。難點是，隨地面距離空變的空間斜視角導致回波的距離徙動和多普勒參數具有更加復雜的空變特性，同時回波的方位空變特性缺乏準確的解析描述，導致方位向均衡處理也難以進行。因此必須改進傳統的回波模型，才能確保在斜視角隨地面距離空變的條件下進行高質量的SAR成像處理。

發明內容

為了解決上述難題，本發明提出了一種新的用于描述近距寬域條件下SAR回波二維空變特性的三維等距圓模型，基于該模型提出了一種改進的適用于(一階及高階)多普勒參數方位空變的擴展非線性變標(extended nonlinear chirp scaling,ENLCS)成像處理方法。

本發明對空間斜視角隨地面距離空變進行了深入的分析，揭示了傳統線性距離走動矯正(linear range walk correction,LRWC)在斜視角空變條件下部分失效的原因，并基于本發明所提出的三維等距圓模型，提出了改進的成像處理方法。在距離向上，提出了將keystone transform(KT)變換和一種方位空變的殘余高階距離徙動矯正相結合的處理方法，提高了距離向處理精度；在方位向上，借助由三維等距圓模型推導出的二維空變模型解析式和空間斜視角隨地面距離空變的解析式，推導了具備多普勒中心頻率矯正和多普勒調頻率均衡等能力的改進的ENLCS算法，改善了方位向聚焦效果。