[发明专利]一种星载多基线全息SAR成像方法

说明书

本发明公开了一种星载多基线全息SAR成像方法，其基于多航过地球同步轨道基线实现360°全方位成像，包含以下步骤：S1、建立地球同步轨道星载全息SAR成像的运行轨道模型；S2、根据地球同步轨道星载全息SAR成像的运行轨道模型和成像几何模型，建立地球同步轨道星载全息SAR回波信号模型；S3、全息二维成像；S4、通过构造高度向稀疏基用以建立三维成像稀疏基；S5、利用压缩感知重构算法对地面目标的高度重构；S6、全息图像显示。本发明旨在解决机载平台存在的探测范围小、探测区域受限以及全息成像质量受载机运动影响等问题。

技术领域

本发明涉及本发明涉及SAR多维成像领域，特别涉及一种星载多基线全息SAR成像方法。

背景技术

目前的多基线SAR三维成像技术是利用直线合成孔径从场景的一侧录取成像数据。由于地面目标的散射特性会随着方位向及俯仰向的观测角度而变化，所以直线合成孔径技术很难完整描述目标的散射特性。另外直线合成孔径的数据获取模式存在透视缩短和阴影等难以解决的成像问题，这为SAR图像的解译带来了很大困难。基于上述，研发一种星载多基线全息SAR成像方法实为必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种星载多基线全息SAR成像方法，通过设计星载全息SAR的运行轨道，建立地球同步轨道全息SAR的系统及信号模型实现地球同步轨道星载全息SAR的二维成像，确定地球同步轨道星载全息SAR对基线的约束条件，建立适合于非均匀稀疏基线的全息SAR成像稀疏基，实现对地面目标360°范围的三维成像；即本发明将地球同步轨道星载SAR和全息成像结合，通过轨道参数设计，在距地36000km高空形成多航过圆形的卫星轨迹，实现SAR载荷的大面积区域连续三维观测，可以解决机载平台存在的探测范围小、探测区域受限以及全息成像质量受载机运动影响等问题。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种星载多基线全息SAR成像方法，其基于多航过地球同步轨道基线实现360度全方位成像，包含以下步骤：S1、建立地球同步轨道星载全息SAR成像的运行轨道模型；S2、建立地球同步轨道星载全息SAR回波信号模型；S3、全息二维成像；S4、通过构造高度向稀疏基用以建立三维成像稀疏基；S5、利用压缩感知重构算法对地面目标的高度重构；S6、全息图像显示。

优选地，所述步骤S1中，所述运行轨道模型为：

式中，φ表示经度；λ表示维度；λ₀为起始经度；R_s表示卫星到地心距离e表示偏心率；f表示真近心角；i表示轨道倾角；A表示轨道半长轴。

优选地，所述步骤S2中，进一步包含：

根据地球同步轨道星载全息SAR成像的运行轨道模型和成像几何模型，得到信号的距离历程用以建立所述地球同步轨道星载全息SAR回波信号模型，回波信号模型为：

式中，τ代表快时间；t_m代表慢时间；c代表光速；σ_T表示目标的散射系数；和(υ_T(t_m),v_T(t_m),w_T(t_m))分别表示第n次航过卫星和地面目标在斜距坐标系中的位置；f_c为载频；

表示发射信号的快时间域时延；表示空间位置相关项；表示平地相位；表示方位位置项；表示高度位置项。

优选地，所述步骤S3中，所述全息二维成像包含以下过程：

S31、划分子孔径大小，其中，假设整个圆形轨道被分为M个子孔径，每个子孔径的大小为则

S32、成像场景划分为合适的二维网格，并做距离匹配滤波，参考函数为：