[發明專利]基于非正交非線性坐標系輸出的中軌星載SAR成像方法

有效

• 申請號: 202010066511.9
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111220981B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 孫光才;曹筵東;邢孟道;劉文康;郭亮
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S7/295;G01S7/35
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 李園園

本發明公開了基于非正交非線性坐標系輸出的中軌星載SAR成像方法，包括：接收中軌星載SAR發出的回波信號；對回波信號在距離向進行傅里葉變換，得到距離頻域的信號；將距離頻域的信號轉換為非正交非線性坐標系下的、方位空變最小化的信號；利用距離非線性頻調變標算法，對方位空變最小化的信號進行兩維耦合解耦處理，得到距離徙動校正后的信號；對距離徙動校正后的信號進行方位匹配濾波，得到方位向壓縮的信號；對方位向壓縮的信號進行多普勒重采樣，得到方位向處理后的信號；將方位向處理后的信號變換到方位時域，得到粗成像的信號；對粗成像的信號進行幾何形變校正，得到成像信號。本發明可以提升中軌星載SAR的成像效率。

技術領域

本發明屬于雷達信號處理技術領域，具體涉及一種基于非正交非線性坐標系輸出的中軌星載SAR成像方法。

背景技術

與目前的低地球軌道星載SAR(Synthetic Aperture Radar，合成孔徑雷達)相比，中地球軌道星載合成孔徑雷達，簡稱中軌星載SAR，具有更大的幅寬；它的廣域覆蓋范圍長達數百公里，重訪時間短，只有幾分鐘，在許多領域中顯示出的巨大應用潛力。中軌星載SAR長時間訪問目標區域，通過提供連續的SAR圖像，有助于實現動態監視。借助多級帶寬設計和波束敏捷性，中軌星載SAR可以同時滿足高分辨率與寬掃描帶兩個特性要求。

由于中軌星載SAR所在的中軌衛星與地球之間的相對運動較慢，在滿足分辨率要求的情況下，合成孔徑時間變得更長。而隨著合成孔徑時間的增加會出現一些問題，例如大氣相位誤差性待校正，斑點噪聲影響被引入等。中地球軌道的軌跡曲率也可能影響波束停留時間和等效衛星速度，從而導致分辨率和信號特性隨軌道時間而變。尤其在大場景中，方位平移不變性對于中軌星載SAR信號無效。這樣的信號既有距離空變，也有方位空變，即信號是二維空變的。

目前，成熟的中軌星載SAR成像方法中，多采用CS(chirp scaling)和omega-K算法處理中軌SAR信號的二維空變。然而，這些算法的計算量大，使得中軌星載SAR成像過程較為復雜，影響了中軌星載SAR的成像效率。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明實施例提供了一種基于非正交非線性坐標系輸出的中軌星載SAR成像方法。

本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

一種基于非正交非線性坐標系輸出的中軌星載SAR成像方法，包括：

接收中軌星載SAR發出的經過目標反射的回波信號；

對所述回波信號在距離向進行傅里葉變換，得到距離頻域的信號；

將原坐標系下的所述距離頻域的信號轉換為非正交非線性坐標系下的、方位空變最小化的信號；

利用距離非線性頻調變標算法，對所述方位空變最小化的信號進行兩維耦合解耦處理以補償距離向的徙動，得到距離徙動校正后的信號；

對所述距離徙動校正后的信號進行方位匹配濾波，得到方位向壓縮的信號；

對所述方位向壓縮的信號進行多普勒重采樣，得到方位向處理后的信號；

將所述方位向處理后的信號變換到方位時域，得到粗成像的信號；

對所述粗成像信號進行幾何形變校正，得到無幾何失真的中軌星載SAR成像信號。

在本發明的一個實施例中，所述將原坐標系下的所述距離頻域的信號轉換為非正交非線性坐標系下的、方位空變最小化的信號，包括：

將原坐標系下的所述距離頻域的信號乘以預設的距離線性相關函數，得到非正交非線性坐標系下的、方位空變最小化的信號；所述距離線性相關函數為：