[发明专利]适用于高分辨率星载场景匹配SAR的MWNLCS成像方法

说明书

本发明公开了一种适用于高分辨率星载场景匹配SAR的MWNLCS成像方法。使用本发明能够有效实现星载场景匹配SAR的高分辨率成像。本发明针对星载场景匹配SAR宽幅非线性调频变标(WNLCS)算法在高分辨率条件下失效的特点，对WNLCS成像方法进行改进：在距离徙动校正方面，在原有只进行线性距离徙动校正的MWNLCS算法基础上，以子块的方式实现二次距离徙动校正，更为精确；在方位向信号压缩方面，改进了方位压缩滤波器，基于三阶斜距模型进行多普勒相位补偿，从而克服点扩展函数(PSF)剖面旁瓣不对称的问题；本发明可实现场景中心距离分辨率1.6m的精确成像。

技术领域

本发明涉及合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，简称SAR)技术领域，具体涉及一种适用于高分辨率星载场景匹配SAR的宽幅非线性调频变标(Modified WideNonlinear Chirp Scaling，简称MWNLCS)成像方法。

背景技术

星载合成孔径雷达是一种工作在微波波段的全天候、全天时主动式高分辨率成像系统，它采用信号处理的方法，通过对目标进行一定时间长度的照射积累，将积累时间内的传感器运动距离等效为对目标进行照射的天线的长度，以此来获得目标区域的高分辨率微波图像。星载SAR能够不受日照条件和天气条件的限制完成对地观测，适用于复杂气象条件下的地表监测。传统的星载SAR通常卫星多工作于近极地轨道，以便使卫星具有对高纬度地区的观测能力，获得较高的地表覆盖率。由于传统的星载SAR不具备连续的距离向波束扫描能力,使成像带近似沿“南北”方向分布。然而，全球诸多热点区域(如地震带、海岸线等)均与“南北”方向呈一定夹角，属于斜向场景范畴。星载SAR对与卫星轨道呈一定的夹角的目标场景(斜向场景)成像时，成像带方向将与场景方向不一致，此时场景极易脱离成像带导致成像失败。为对斜向场景完整成像，传统的星载SAR若以多轨重访的方式生成多成像带，会产生数据获取时间长、多成像带图像一致性差等问题；若以单轨分时模式(扫描模式、TOPS模式等)生成多成像带，则会导致合成孔径时间短、图像方位分辨率差等问题。此外，多成像带观测还存在数据冗余量的升高的固有缺陷，将造成星上存储、计算资源的大量浪费、数据处理效率的下降与观测效率降低等问题。因此，上述多轨重访与单轨分时两种解决途径均不理想。

星载场景匹配合成孔径雷达(LSTM-SAR)可以很好地解决上述数据获取问题。它通过调整波束进行连续的距离向扫描对目标区域进行主动追踪，从而生成与目标观测区域走向一致的波束覆盖条带。星载场景匹配SAR模式下可实现更少的总数据量、更短的数据获取周期和更高的方位向分辨率。但与此同时带来新的问题，该模式下的大斜视数据获取构型会使回波信号具有严重的二维耦合特性，并且该模式的距离向连续波束扫描会使回波信号具有强烈的空变特性。目前，只有一种适用于中分辨率(约5m)成像的宽幅非线性调频变标(WNLCS)算法(Yan Wang,Jing-Wen Li,Jian Yang.Wide Nonlinear Chirp ScalingAlgorithm for Spaceborne Stripmap Range Sweep SAR Imaging[J].EEE Transactionson Geoscience and Remote Sensing,vol.55,no.12,pp.6922-6936.)可对星载场景匹配SAR的回波数据实现高效、准确的成像处理。但是，在分辨率较高的情况下，例如1.6m，由于精度不足，该算法将成像失败。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种适用于高分辨率星载场景匹配SAR的MWNLCS成像方法，能够有效实现星载场景匹配SAR的高分辨率成像。

本发明的适用于高分辨率星载场景匹配SAR的MWNLCS成像方法，对WNLCS成像方法进行改进，具体包括如下步骤：

步骤1，基于雷达天线相位中心到地表波束中心线的斜距，对回波进行非线性一致距离徙动校正，去除线性距离徙动，再进行距离向信号压缩；

步骤2，在时域上进行插值，完成残余线性距离徙动校正；在方位向上重新采样到均匀网格；