[發明專利]一種在軌實時SAR成像方法

在審

• 申請號: 202111567586.6
• 申請日: 2021-12-20
• 公開（公告）號: CN114397657A
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 侯凱強;呂通;倉基榮;羅智耀
• 申請（專利權）人: 星測未來科技（北京）有限責任公司
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G06T5/10;G06T11/00
• 代理公司: 北京科領智誠知識產權代理事務所(普通合伙) 11782
• 代理人: 陳士騫

本申請提供了一種在軌實時SAR成像方法，屬于星載SAR成像技術領域，現有技術中實時SAR成像存在成像質量差，成像時間長的問題；本申請提供的方法采取HBM結構結合CS算法形成了并行流水的存算一體架構，可以有效提升SAR成像速度，在同樣的計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。

技術領域

本發明涉及SAR衛星成像技術領域，特別是涉及一種在軌實時SAR成像的方法。

背景技術

星載合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar，SAR)工作軌道高、低于覆蓋廣，具有廣闊的應用前景。傳統遙感衛星需要經過星上存儲、星地數傳、地面接收處理多個鏈路環節，時間延遲長，反應速度慢，難以滿足重大事件監測對衛星系統快速響應能力的需求。在軌實時SAR成像技術可提高星載SAR應用的實時性，發掘數據價值，滿足快響需求。

國內星載SAR系統的研究較晚，1980年才開始立項研究，在軌實時SAR 成像系統目前還處于探索階段，中國科學院電子所、中國空間技術研究院、國防科技大學、南京航空航天大學等等單位進行了在軌實時SAR的探索，“遙感一號”標志了星載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”等衛星的發射為國內SAR領域提供了大量實測數據，促進國內SAR成像技術的進一步發展。但是迄今為止，星載SAR還未真正實現實時處理，還停留在地面驗證階段。

星載實時SAR成像在軍事偵察，環境監控和災害預警等領域具有重大意義。隨著更加廣泛的應用領域和不斷增長的技術需求，也對星載SAR成像技術提出了更高的指標要求，尤其是實時性方面還有待于進一步提高，主要是受制于SAR 成像處理速度慢。

現有技術1：中國專利CN113406624A，該專利發明了一種高分辨率星載SAR高效時頻率混合成像方法，通過子孔徑頻率疊加的思路進行子孔徑圖像融合，子孔徑融合通過在頻域內進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成像質量效果。

現有技術2：中國專利CN112330091A，該專利提供了一種星載SAR成像自主任務規劃方法，解決高精度小幅寬多目標成像任務下的星載SAR在軌自主成像任務規劃問題，根據地面目標分布特點，確定合理的目標區域觀測順序，自主進行成像任務編排，最終得到各個目標點的成像時間和成像角度，用于指導SAR載荷對目標區域進行成像觀測。該專利主要針對星載任務做出了智能規劃，從業務層面提升了星載SAR成像觀測任務完成的速度，雖然對整個觀測任務的速度有所提升，但并沒有對成像速度有幫助，只是通過任務編排，使得資源利用率變高。

現有技術3：中國專利CN113268493A，該專利提供了一種高分辨率星載SAR 海量數據快速預處理方法及系統，其，發明的高分辨率星載SAR海量數據快速預處理方法基于少量數據的精準檢測和循環外擴判決提高了幀格式檢測效率，既利用精準檢測方法的準確度，也利用循環外擴的高效性，同時增加了判決約束，使得幀格式檢測預處理既適應和滿足不同成像數據的精確檢測，也滿足了海量數據處理的時效性要求。該專利著眼于SAR數據的預處理，對基礎數據采用了少量數據的精準檢測和循環外擴判決，為之后的SAR數據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處理進行了優化，沒有對SAR成像算法本身進行加速。

現有技術4：中國專利CN113156431，該專利提供了一種基于多片FPGA 實現時域BP成像算法的方法，應用在了安檢成像設備中，相比于CPU+GPU成像速度更快、運算功耗更低。本專利與其不同之處在于：

應用領域：專利CN113156431是應用在安檢設備，本專利是應用在衛星上

算法：專利CN113156431使用的是最早出現的時域BP算法，本專利使用的是頻域CS算法。