[发明专利]基于变斜视椭圆波束同步模型的双站SAR成像方法

说明书

本发明公开了一种基于变斜视椭圆波束同步模型的双站SAR成像方法。本发明步骤：1、基于双站非平飞SAR系统构建收发波束同步的空间几何模型，分析接收机斜视角的方位空变性；2、在距离频域对信号进行距离向的预处理；3、在二维平面构建新的变斜视椭圆波束同步信号模型；4、基于新的同步模型对剩余高次距离徙动的方位空变部分进行建模，并构建新的四阶扰动函数有效地矫正剩余的高次距离徙动，实现ADH‑RCMC，得到距离向处理结果；5、基于新的同步模型对多普勒相位的方位空变特性进行建模，改进ENLCS算法，设计滤波器进行方位压缩，实现高分辨率聚焦。本发明确保了双站SAR收发波束同步，对其成像算法的距离向和方位向作出了重要改进。

技术领域

本发明属于信号处理领域，涉及双站合成孔径雷达的高分辨率成像处理，提出了一种新的双站SAR变斜视椭圆波束同步模型，以准确描述点目标、收发双站中心距离和接收机斜视角的方位空变特性，以确保接收机、发射机对照射区域能够保持同步。基于该信号模型，本发明提出了新的非平飞双站SAR成像处理方法。在距离向，提出了新的方位空变高次距离徙动矫正(Azimuth-dependent high-order range cell migration correction,ADH-RCMC)方法，以提高距离向处理精度；在方位向，推导了改进的方位空变波束同步ENLCS算法，以获取更好的方位向聚焦效果。

背景技术

通过信号分析技术来构建一个等效长天线的思想称为合成孔径雷达(SAR,Synthetic Aperture Radar)。在遥感技术的应用中，SAR借助机载或星载平台获得地表图像，这一过程是通过雷达波束沿着与传感器运动适量近乎垂直或具有较大夹角的方向发射相位调制脉冲，接收并记录经地表反射后的回波完成的。SAR技术的运用不仅能实现传统雷达测距的功能，而且可以全天时、全天候、多维度、高分辨的对地进行观测成像。因此，在很多的军用和民用领域，高分辨率的SAR成像技术已经取得了广泛应用，成为对地观测最重要的手段之一。

SAR成像算法的研究都是基于某种近似几何成像模型，借助该模型构建的信号回波，从而获取有效的成像算法。因此，成像几何构型的分析对更具挑战性的双站SAR具有重要的意义。经过对非平飞双站SAR斜视成像系统信号模型的深入分析发现，传统双站SAR波束同步信号模型存在较大误差，从而制约了高分辨双站SAR成像处理的发展。由于发射机与接收机被分置于不同运动平台，且收发平台分别沿着不同方向以不同速度飞行，对于成像区域内所有的点目标而言，若要使发射机的发射波束在被该点目标反射之后，能够被接收机同步接收，则必须对传统的几何成像模型进行改进，才能确保收发波束在整个合成孔径之内保持同步。

发明内容

为了从根本上解决上述问题，从而获取高质量的双站SAR成像处理效果，本发明提出一种新的变斜视椭圆波束同步模型，此模型能够更为准确地描述非平飞双站构型SAR的回波特性，并采用精确的解析式以表达点目标的中心距离以及接收机斜视角的方位空变关系，以确保接收机和发射机波束能够保持同步。基于该信号模型，本发明提出了新的非平飞双站SAR成像处理方法。在距离向，提出了新的方位空变高次距离徙动矫正(ADH-RCMC)方法，以提高距离向处理精度；在方位向，改进了基于方位空变的波束同步模型的ENLCS算法，以获取更好的方位向聚焦效果。首先，在LRWC、KT变换以及bulk RCMC等处理结果的基础上，本发明构建了新的变斜视椭圆波束同步模型去分析方位空变的高次RCMC和多普勒相位的方位空变特性；基于此，设计了一个新的四阶滤波器去实现ADH-RCMC；同时，基于新的变斜视椭圆波束同步模型对多普勒相位方位空变特性的建模结果，改进了方位空变的波束同步ENLCS算法，获取更好的方位向聚焦效果。