[发明专利]一种基于电磁散射模型的大角度SAR超分辨成像方法

权利要求书

1.一种基于电磁散射模型的大角度SAR超分辨成像方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤S1、对雷达回波按照方位时间进行子孔径划分，子孔径之间保留重叠区域用于转角估计，在子孔径融合时构造旋转矩阵；

步骤S2、基于电磁散射模型对每个子孔径进行参数估计；

步骤S3、利用估计得到的参数集，对当前子孔径的频率和角度范围进行外推，并进行重构得到高分辨率的子孔径图像；

步骤S4、对所有校正旋转后的子孔径图像进行融合，获得高分辨率的融合图像。

2.如权利要求1所述的基于电磁散射模型的大角度SAR超分辨成像方法，其特征在于，所述的步骤S2中，假设SAR系统发射线性调频信号并进行运动补偿后，第k个子孔径，k＝1:K，用目标电磁散射模型表征为：

其中，C＝3×10⁸m/s表示光速；α_p∈{-1,-0.5,0,0.5,1}为频率依赖因子，反映散射中心的角度依赖特性，L_p表示散射中心长度，表示初始指向角，{A_p,X_p,Y_p}分别表示散射中心p的幅度、横向和纵向位置；当L_p＝0时，则该模型退化为传统的点散射模型；

当雷达工作带宽比B/f_c较小时，忽略频率依赖因子的影响，同时忽略γ_p的影响，由此得到：

由此，表示为矩阵并将其向量化为S_k。

3.如权利要求2所述的基于电磁散射模型的大角度SAR超分辨成像方法，其特征在于，所述的步骤S2中，进行参数估计的方法包含：

步骤S2.1、估计第p个散射点的位置参数，对进行快速傅里叶变换，取最大值对应的坐标为估计的位置参数由此构造基向量U_p并对其进行归一化，即U_p^HU_p＝1，U_p的每个元素为：

步骤S2.2、估计长度参数和初始角度参数；

利用基向量与原始回波信号之间的最大相关性，初步估计得到长度参数和初始角度参数：

步骤S2.3、估计幅度参数

将(4)估计得到的参数代入(3)，更新估计得到幅度参数：

步骤S2.4、迭代得到所有散射中心参数的估计p＝1:P；

在残余信号中减去估计信号得到新的残余信号，在一定区间范围内搜索最优值，迭代直至残余能量最小；

4.如权利要求3所述的基于电磁散射模型的大角度SAR超分辨成像方法，其特征在于，所述的步骤S3中，设外推后的频率范围为其中，B为发射信号带宽，α为外推倍数；

外推后的角度范围为其中θ为外推前的相干积累角度，β为孔径的外推倍数；

设对第k个子孔径构造的回波信号为：

根据距离分辨率ρ_r＝C/2B和方位分辨率公式ρ_a＝λ/(2θ)可知，当频率和角度范围增加为原来的α和β倍时，得到α×β倍的超分辨SAR成像

5.如权利要求4所述的基于电磁散射模型的大角度SAR超分辨成像方法，其特征在于，所述的步骤S4中，利用子孔径数据之间的重叠数据，估计得到旋转角度，计旋转矩阵为T_rot，旋转后的子图像为：

并根据最大幅值的融合准则，对子孔径进行融合，获得高分辨的融合图像：