[发明专利]基于海面起伏运动目标SAR图像再聚焦的海浪参数获取方法

权利要求书

1.一种基于海面起伏运动目标SAR图像再聚焦的海浪参数获取方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取目标区域的SAR图像，对该SAR图像中包含起伏运动目标子图像的数据应用基于反变换和ISAR运动补偿的再聚焦算法，得到聚焦后的SAR图像及该图像对应的相位误差补偿曲线；

对所述相位误差补偿曲线进行正弦函数的拟合，得到正弦函数形式的相位误差补偿拟合曲线；

将所述正弦函数形式的相位误差补偿拟合曲线结合海浪起伏运动模型中相位误差表达式进行对应分析，得到起伏运动目标的振幅与周期；以及

根据起伏运动目标的振幅与周期推知海浪的浪高与周期参数。

2.根据权利要求1所述的海浪参数获取方法，其特征在于，所述海浪起伏运动模型中的相位误差表达式为：

其中，为建模推导出的相位误差，A表示起伏运动目标的振幅，λ表示脉冲波长，γ表示下视角与地心角的和，ω表示起伏运动目标的周期参数，对应起伏运动目标的周期T等于2π/ω，η表示起伏运动目标进行起伏运动对应的任意时刻，表示初相角。

3.根据权利要求2所述的海浪参数获取方法，其特征在于，所述正弦函数形式的相位误差补偿拟合曲线表达式为：

其中，为拟合得到的相位误差。

4.根据权利要求3所述的海浪参数获取方法，其特征在于，所述正弦函数形式的相位误差补偿拟合曲线结合海浪起伏运动模型中的相位误差表达式进行如下对应：

拟合得到正弦函数形式的相位误差补偿拟合曲线的周期T₀和振幅A₀，对应使得正弦函数形式的相位误差补偿拟合曲线与海浪起伏运动模型中的相位误差表达式的正弦函数前面的系数相等以及正弦函数的周期相等，进而得出起伏运动目标的周期T和振幅A分别为：

5.根据权利要求4所述的海浪参数获取方法，其特征在于，根据所述起伏运动目标的振幅获取海浪的浪高采用如下公式：

其中，h₀为海浪的浪高，h为起伏运动目标的吃水深度，g为重力加速度，a在2～4之间取值。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的海浪参数获取方法，其特征在于，所述将正弦函数形式的相位误差补偿拟合曲线结合海浪起伏运动模型中相位误差表达式进行对应分析的步骤之前还包括：

建立海浪起伏运动的模型，并定量分析其引起的斜距误差，进而得到由斜距误差导致的相位误差表达式。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的海浪参数获取方法，其特征在于，所述ISAR运动补偿的再聚焦算法分为运动补偿和方位聚焦，所述运动补偿由距离对准算法和相位补偿算法组成；

所述对该SAR图像中包含起伏运动目标子图像的数据应用基于反变换和ISAR运动补偿的再聚焦算法的步骤包括：

利用在目标区域通过采集信息获得的SAR图像，从中提取含有起伏运动目标的子图像；

对含有起伏运动目标的子图像作方位向傅里叶变换，得到方位压缩前的等效原始数据；

将所述等效原始数据采用距离对准算法进行再聚焦处理，用以校正由起伏运动引起的距离徙动误差，得到距离徙动误差校正曲线；

对所述距离徙动误差校正曲线的数据进行相位校正，采用相位补偿算法校正由起伏运动引起的相位误差，得到相位误差补偿曲线；以及

对所述相位误差补偿曲线的数据作方位聚焦处理，最终得到聚焦后的SAR图像。

8.根据权利要求7所述的海浪参数获取方法，其特征在于：

所述距离对准算法采用全局最小熵距离对准算法，对距离向数据做32倍插值得到优于距离分辨率32倍的距离对准精度，完全校正由起伏运动引起的距离徙动误差；和/或

所述相位补偿算法采用基于变步长梯度下降法的最小熵相位校正算法，得到最优运算效率和相位校正结果。

9.根据权利要求7所述的海浪参数获取方法，其特征在于，所述方位聚焦采用傅里叶变换或傅里叶反变换实现。

10.根据权利要求7所述的海浪参数获取方法，其特征在于，对相位误差补偿曲线进行拟合时，采用相位误差补偿曲线结合距离徙动误差校正曲线中的一次拟合项来进行正弦函数的拟合，得到正弦函数形式的相位误差补偿拟合曲线。