[發明專利]一種星載多基線全息SAR成像方法

在審

• 申請號: 201910864986.X
• 申請日: 2019-09-09
• 公開（公告）號: CN110488294A
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 王鵬飛;侯凱強;姜艷娜;邱曉燕;施君男;李伯達;蔣潔;吳雪微
• 申請（專利權）人: 上海無線電設備研究所
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 31323 上海元好知識產權代理有限公司
• 代理人: 徐雯瓊;章麗娟<國際申請>=<國際公布>

本發明公開了一種星載多基線全息SAR成像方法，其基于多航過地球同步軌道基線實現360°全方位成像，包含以下步驟：S1、建立地球同步軌道星載全息SAR成像的運行軌道模型；S2、根據地球同步軌道星載全息SAR成像的運行軌道模型和成像幾何模型，建立地球同步軌道星載全息SAR回波信號模型；S3、全息二維成像；S4、通過構造高度向稀疏基用以建立三維成像稀疏基；S5、利用壓縮感知重構算法對地面目標的高度重構；S6、全息圖像顯示。本發明旨在解決機載平臺存在的探測范圍小、探測區域受限以及全息成像質量受載機運動影響等問題。

技術領域

本發明涉及本發明涉及SAR多維成像領域，特別涉及一種星載多基線全息SAR成像方法。

背景技術

目前的多基線SAR三維成像技術是利用直線合成孔徑從場景的一側錄取成像數據。由于地面目標的散射特性會隨著方位向及俯仰向的觀測角度而變化，所以直線合成孔徑技術很難完整描述目標的散射特性。另外直線合成孔徑的數據獲取模式存在透視縮短和陰影等難以解決的成像問題，這為SAR圖像的解譯帶來了很大困難。基于上述，研發一種星載多基線全息SAR成像方法實為必要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種星載多基線全息SAR成像方法，通過設計星載全息SAR的運行軌道，建立地球同步軌道全息SAR的系統及信號模型實現地球同步軌道星載全息SAR的二維成像，確定地球同步軌道星載全息SAR對基線的約束條件，建立適合于非均勻稀疏基線的全息SAR成像稀疏基，實現對地面目標360°范圍的三維成像；即本發明將地球同步軌道星載SAR和全息成像結合，通過軌道參數設計，在距地36000km高空形成多航過圓形的衛星軌跡，實現SAR載荷的大面積區域連續三維觀測，可以解決機載平臺存在的探測范圍小、探測區域受限以及全息成像質量受載機運動影響等問題。

為了達到上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種星載多基線全息SAR成像方法，其基于多航過地球同步軌道基線實現360度全方位成像，包含以下步驟：S1、建立地球同步軌道星載全息SAR成像的運行軌道模型；S2、建立地球同步軌道星載全息SAR回波信號模型；S3、全息二維成像；S4、通過構造高度向稀疏基用以建立三維成像稀疏基；S5、利用壓縮感知重構算法對地面目標的高度重構；S6、全息圖像顯示。

優選地，所述步驟S1中，所述運行軌道模型為：

式中，φ表示經度；λ表示維度；λ₀為起始經度；R_s表示衛星到地心距離e表示偏心率；f表示真近心角；i表示軌道傾角；A表示軌道半長軸。

優選地，所述步驟S2中，進一步包含：

根據地球同步軌道星載全息SAR成像的運行軌道模型和成像幾何模型，得到信號的距離歷程用以建立所述地球同步軌道星載全息SAR回波信號模型，回波信號模型為：

式中，τ代表快時間；t_m代表慢時間；c代表光速；σ_T表示目標的散射系數；和(υ_T(t_m),v_T(t_m),w_T(t_m))分別表示第n次航過衛星和地面目標在斜距坐標系中的位置；f_c為載頻；

表示發射信號的快時間域時延；表示空間位置相關項；表示平地相位；表示方位位置項；表示高度位置項。

優選地，所述步驟S3中，所述全息二維成像包含以下過程：

S31、劃分子孔徑大小，其中，假設整個圓形軌道被分為M個子孔徑，每個子孔徑的大小為則

S32、成像場景劃分為合適的二維網格，并做距離匹配濾波，參考函數為：