[发明专利]基于星载SAR方位向NLCS成像的目标定位方法

权利要求书

1.基于星载SAR方位向NLCS成像的目标定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：计算方位向NLCS成像后由扰动因子引起的方位向时间偏差；

步骤2：根据方位向时间偏差计算准确的方位时间轴；

步骤3：根据距离-多普勒法，结合准确的方位时间，进行目标几何定位；

步骤1中，计算方位向时间偏差的方法为：

对于同一距离门内的点，选择方位中心位置为参考方位位置，计算在该距离门内不同方位位置的点与参考点之间调频率的差：

Δf_r(η_i)＝f_r(η_i)-f_r(η_ref) (1)

其中，η_i:第i的点的方位时间；

η_ref:中心方位时间；

f_r(η_i):第i的点的方位时间对应的调频率；

f_r(η_ref):中心方位时间对应的调频率；

得到Δf_r(η_i)和方位时间η_i的关系曲线后，采用多项式拟合的方法拟合曲线Δf_r(η_i)，得到其多项式表达式N(N≥3)为拟合多项式的阶数；

将上述拟合多项式对方位时间进行两次积分，得到方位调频率扰动函数的相位为：

其中，η:方位时间；

n:拟合次数；

P_n:n次项的系数；

位调频率扰动函数的相位；

π：圆周率；

扰动函数表达式为由于扰动函数式Φ(η)是η的N次多项式，所以在其矫正调频率变化的同时会引入一些给成像质量带来的负面影响的相位误差，并且误差大小随η变化；

对于不同方位位置的目标，在方位时刻为η_d时，在其合成孔径时间T_a内，由Φ(η)引入的相位为：

由于扰动函数引入线性相位该相位会引起频谱偏移从而导致聚焦后的目标在方位向上产生如下移动：

其中，Δy(η_d)：目标在方位向的位移；

V：雷达运动速度；

Δf(η_d)：方位频谱偏移量；

扰动函数的线性项；

所以，方位向扰动处理后方位向时间偏差为：

步骤2中，计算准确的方位时间轴的方法为：

其中，η：方位时间；

Δη：方位时间偏移；

η_NLCS：考虑方位时间偏移的时间轴；

N为拟合多项式的阶数；

f_r(η_ref):中心方位时间对应的调频率；

步骤3中，进行目标几何定位的具体方法为：

距离-多普勒法中时刻与卫星位置和速度的关系为：

其中，X_S、Y_S、Z_S：卫星在X、Y、Z方向的位置；

X₀、Y₀、Z₀：卫星在X、Y、Z方向的初始位置；

卫星在X、Y、Z方向的初始速度；

a_X、a_Y、a_Z：卫星在X、Y、Z方向的加速度；

V_X、V_Y、V_Z：卫星在X、Y、Z方向的速度；

η：方位时间，与方位向扫描行密切相关，即η＝y/PRF，y是图像的行数，PRF为SAR的脉冲重复频率，是一个固定的已知量，时间序列是一个线性变化的量；

在方位扰动的NLCS成像处理后，方位时间轴被改变，准确的时间轴为：

将公式7中的η替换为η_NLCS，得到一个距离向的扫描行内，斜距图像上任意一点应该满足下列的斜距和多普勒条件：

其中，r₀:近地点斜距；

λ:雷达波长；

M_X:斜距的分辨率；

f_D:多普勒中心频率；

(x,y):影像坐标；

(X_P,Y_P,Z_P):与影像点对应的物点的地面三维坐标；

上述式子中，r₀、λ、M_X、f_D在成像处理后均是已知的参数，因此已知影像坐标(x,y)的情况下，求解与影像点对应的物点的地面三维坐标(X_P,Y_P,Z_P)，也就完成了SAR图像的精确几何校正。