[发明专利]斜视合成孔径雷达多普勒模糊数快速测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)技术领域，特别是涉及斜视SAR的参数测定技术领域。

背景技术

合成孔径雷达(SAR)具有穿透性、全天时和全天候工作能力的独特优点，目前已被广泛应用在地球遥感、资源勘探、侦察、测绘、灾情预报等领域。

多普勒(Doppler)中心频率是SAR高精度成像处理所需要的重要参数。一方面，其用来构造成像所需的方位匹配函数或相位补偿函数；另一方面，通过其可以反推载机的运动参数，对载机进行运动误差补偿。而多普勒中心频率的误差在成像时将导致图像信号信噪比下降，方位模糊性增加和成像目标的位置平移。从原理上讲，多普勒中心频率可以由从全球定位系统(GPS)与惯性导航系统(INS)提供的载机速度和载机速度方向的法线与波束发射方向的夹角(简称载机斜视角度)信息求出，但由于载机在速度、姿态等方面存在不确定性，使得计算出的多普勒中心频率与真实值差别较大，精度也通常不能满足要求，因此，利用SAR的回波数据对多普勒中心频率进行精确测定具有重要的意义。

斜视SAR是SAR中的一种，对于斜视SAR而言，由于来自同一散射体(成像目标)的回波跨越多个距离单元，使得无法直接提取回波的方位向的信号进行多普勒中心频率测定，并且由于斜视SAR回波的方位向按脉冲重复频率采样，多普勒中心频率存在严重的模糊。多普勒中心频率由多普勒模糊数与基带多普勒中心频率两部分组成。因此，多普勒模糊数的测定对于多普勒中心频率的精确测定至关重要。

文献《SAR多普勒中心快速解模糊的新方法》(《信号处理》，2005，21(4A)：503-505)中，首先估计不同距离单元上的模糊的多普勒中心频率，然后进行线性拟合得到模糊多普勒中心频率随载机到成像目标的距离(简称载机斜距)变化的斜率，实现多普勒模糊数测定；但该方法使用传统相关多普勒估计方法获得模糊多普勒中心频率，受部分孔径照射效应影响大，仅适用于低对比度场景。文献“Adding sensitivity to the MLBF doppler centroid estimator”(IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing，vol.45，no.2，pp.279-292，2007)，采用多视技术进行多普勒模糊数测定，但由于多视处理涉及到额外的傅里叶变换及逆傅里叶变换产生距离压缩的多视数据，运算量较大。文献《基于Radon变换的大前斜视SAR多普勒参数估计方法》(信号处理，2009，25(02).：210-215。)中，采用拉登(radon)变换方法进行多普勒中心频率的解模糊，此方法首先对回波进行距离向脉冲压缩，然后选取高对比度区域数据进行拉登变换，检测出成像目标的距离走动轨迹的倾角，从而根据多普勒中心频率与成像目标的距离走动轨迹的倾角的关系，测定多普勒中心频率，但由于多普勒中心频率对成像目标的距离走动轨迹的倾角的检测精度非常敏感，致使测定的精度差，稳定性差，并且由于拉登变换需在二维平面内沿不同的直线进行积分，同样存在运算量大的缺点。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的计算多普勒中心频率运算量大的不足，提出了斜视合成孔径雷达多普勒模糊数快速测定方法。

本发明的技术方案是：斜视合成孔径雷达多普勒模糊数快速测定方法，包括如下步骤：

A.获取成像目标的回波数据，并利用常规匹配滤波方法进行距离向脉冲压缩获得距离压缩后的回波数据；

B.针对距离压缩后的回波数据，选取对比度高的的区域，利用Canny边缘检测算子进行边缘检测，得到含有线性特征的二值数据；

C.根据惯导设备或提供的载机速度、载机斜视角度信息，得到成像目标的距离走动轨迹的倾角的粗略值，并根据其粗略值确定二值数据的Radon变换区域和Radon变换步长；

D.根据步骤C设定的Radon变换区域和Radon变换步长，对步骤B得到的二值数据进行Radon变换，得到成像目标的距离走动轨迹的倾角的精确值；

E.根据Radon变换得到的成像目标的距离走动轨迹的倾角的精确值，结合斜视SAR的发射信号波长、距离向采样频率及脉冲重复频率，计算得到多普勒中心频率的粗略值；

F.根据测得的多普勒中心频率的粗略值，结合斜视SAR的脉冲重复频率，计算得到多普勒模糊数。