[發(fā)明專利]一種在軌實(shí)時(shí)SAR成像方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111567586.6
• 申請日: 2021-12-20
• 公開（公告）號: CN114397657A
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯凱強(qiáng);呂通;倉基榮;羅智耀
• 申請（專利權(quán)）人: 星測未來科技（北京）有限責(zé)任公司
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G06T5/10;G06T11/00
• 代理公司: 北京科領(lǐng)智誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11782
• 代理人: 陳士騫

本申請?zhí)峁┝艘环N在軌實(shí)時(shí)SAR成像方法，屬于星載SAR成像技術(shù)領(lǐng)域，現(xiàn)有技術(shù)中實(shí)時(shí)SAR成像存在成像質(zhì)量差，成像時(shí)間長的問題；本申請?zhí)峁┑姆椒ú扇BM結(jié)構(gòu)結(jié)合CS算法形成了并行流水的存算一體架構(gòu)，可以有效提升SAR成像速度，在同樣的計(jì)算資源和存儲資源下，SAR成像的整體速度能夠提升4倍左右。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及SAR衛(wèi)星成像技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種在軌實(shí)時(shí)SAR成像的方法。

背景技術(shù)

星載合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar，SAR)工作軌道高、低于覆蓋廣，具有廣闊的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)遙感衛(wèi)星需要經(jīng)過星上存儲、星地?cái)?shù)傳、地面接收處理多個(gè)鏈路環(huán)節(jié)，時(shí)間延遲長，反應(yīng)速度慢，難以滿足重大事件監(jiān)測對衛(wèi)星系統(tǒng)快速響應(yīng)能力的需求。在軌實(shí)時(shí)SAR成像技術(shù)可提高星載SAR應(yīng)用的實(shí)時(shí)性，發(fā)掘數(shù)據(jù)價(jià)值，滿足快響需求。

國內(nèi)星載SAR系統(tǒng)的研究較晚，1980年才開始立項(xiàng)研究，在軌實(shí)時(shí)SAR 成像系統(tǒng)目前還處于探索階段，中國科學(xué)院電子所、中國空間技術(shù)研究院、國防科技大學(xué)、南京航空航天大學(xué)等等單位進(jìn)行了在軌實(shí)時(shí)SAR的探索，“遙感一號”標(biāo)志了星載SAR的到來，“遙感五號”用于國土資源的探測，此后HJ-1C，“高分三號”，“海絲一號”等衛(wèi)星的發(fā)射為國內(nèi)SAR領(lǐng)域提供了大量實(shí)測數(shù)據(jù)，促進(jìn)國內(nèi)SAR成像技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。但是迄今為止，星載SAR還未真正實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)處理，還停留在地面驗(yàn)證階段。

星載實(shí)時(shí)SAR成像在軍事偵察，環(huán)境監(jiān)控和災(zāi)害預(yù)警等領(lǐng)域具有重大意義。隨著更加廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和不斷增長的技術(shù)需求，也對星載SAR成像技術(shù)提出了更高的指標(biāo)要求，尤其是實(shí)時(shí)性方面還有待于進(jìn)一步提高，主要是受制于SAR 成像處理速度慢。

現(xiàn)有技術(shù)1：中國專利CN113406624A，該專利發(fā)明了一種高分辨率星載SAR高效時(shí)頻率混合成像方法，通過子孔徑頻率疊加的思路進(jìn)行子孔徑圖像融合，子孔徑融合通過在頻域內(nèi)進(jìn)行疊加避免了插值操作，從根本上避免了孔徑融合誤差。該專利主要從算法的角度提高了計(jì)算效率，并且主要解決的是孔徑融合誤差問題，獲取更精確SAR成像質(zhì)量效果。

現(xiàn)有技術(shù)2：中國專利CN112330091A，該專利提供了一種星載SAR成像自主任務(wù)規(guī)劃方法，解決高精度小幅寬多目標(biāo)成像任務(wù)下的星載SAR在軌自主成像任務(wù)規(guī)劃問題，根據(jù)地面目標(biāo)分布特點(diǎn)，確定合理的目標(biāo)區(qū)域觀測順序，自主進(jìn)行成像任務(wù)編排，最終得到各個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的成像時(shí)間和成像角度，用于指導(dǎo)SAR載荷對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行成像觀測。該專利主要針對星載任務(wù)做出了智能規(guī)劃，從業(yè)務(wù)層面提升了星載SAR成像觀測任務(wù)完成的速度，雖然對整個(gè)觀測任務(wù)的速度有所提升，但并沒有對成像速度有幫助，只是通過任務(wù)編排，使得資源利用率變高。

現(xiàn)有技術(shù)3：中國專利CN113268493A，該專利提供了一種高分辨率星載SAR 海量數(shù)據(jù)快速預(yù)處理方法及系統(tǒng)，其，發(fā)明的高分辨率星載SAR海量數(shù)據(jù)快速預(yù)處理方法基于少量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)檢測和循環(huán)外擴(kuò)判決提高了幀格式檢測效率，既利用精準(zhǔn)檢測方法的準(zhǔn)確度，也利用循環(huán)外擴(kuò)的高效性，同時(shí)增加了判決約束，使得幀格式檢測預(yù)處理既適應(yīng)和滿足不同成像數(shù)據(jù)的精確檢測，也滿足了海量數(shù)據(jù)處理的時(shí)效性要求。該專利著眼于SAR數(shù)據(jù)的預(yù)處理，對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采用了少量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)檢測和循環(huán)外擴(kuò)判決，為之后的SAR數(shù)據(jù)處理步驟提供高效率的輔助，由此提高SAR成像的速度，該專利僅針對成像算法之前的預(yù)處理進(jìn)行了優(yōu)化，沒有對SAR成像算法本身進(jìn)行加速。

現(xiàn)有技術(shù)4：中國專利CN113156431，該專利提供了一種基于多片F(xiàn)PGA 實(shí)現(xiàn)時(shí)域BP成像算法的方法，應(yīng)用在了安檢成像設(shè)備中，相比于CPU+GPU成像速度更快、運(yùn)算功耗更低。本專利與其不同之處在于：

應(yīng)用領(lǐng)域：專利CN113156431是應(yīng)用在安檢設(shè)備，本專利是應(yīng)用在衛(wèi)星上

算法：專利CN113156431使用的是最早出現(xiàn)的時(shí)域BP算法，本專利使用的是頻域CS算法。