一种合成孔径雷达成像方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种合成孔径雷达SAR成像方法，所述方法包括：对原始SAR数据进行距离向非空变运动补偿处理，对运动补偿后的SAR数据进行距离向压缩处理；通过对距离向压缩处理后的SAR数据进行距离向空变相位梯度自聚焦PGA处理，获取并校正SAR数据的残余误差相位；对校正后的SAR数据进行方位向压缩处理。本发明专利技术同时还公开了一种SAR成像装置。

【技术实现步骤摘要】
一种合成孔径雷达成像方法及装置
本专利技术涉及机载雷达成像
,尤其涉及一种合成孔径雷达(SAR, SyntheticAperture Radar)成像方法及装置。
技术介绍
SAR是一种具有全天时、全天候特点的微波遥感装置，广泛应用于地形测绘、海洋监测、灾情预报和目标识别等领域。SAR可安装在卫星或飞机上以获取观测场景的高分辨率微波图像。由于大气的扰动，机载SAR平台的实际航线相对于理想航线存在一定的偏差，从而造成SAR图像存在模糊和畸变，即造成SAR图像的散焦。因此，如何准确地去除机载SAR平台的运动误差来获得精确聚焦的SAR图像是目前急需解决的重要问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的技术问题，本专利技术实施例提供一种SAR成像方法及装置。本专利技术实施例提供了一种SAR成像方法，所述方法包括:对原始SAR数据进行距离向非空变运动补偿处理；对运动补偿后的SAR数据进行距离向压缩处理；通过对距离向压缩处理后的SAR数据进行距离向空变相位梯度自聚焦(PGA，Phase Gradient Autofocus)处理,获取并校正SAR数据的残余误差相位；对校正后的SAR数据进行方位向压缩处理。上述方案中，所述对原始SAR数据进行距离向非空变运动补偿处理:以观测场景中心为基准点，根据获取的原始SAR数据的误差相位对原始SAR数据进行距离向非空变运动补偿处理。上述方案中，所述以观测场景中心为基准点，根据获取的原始SAR数据的误差相位对原始SAR数据进行距离向非空变运动补偿处理之前，所述方法还包括:根据机载实际航迹与理想航迹的几何关系和导航系统中的原始SAR数据，获取实际航迹相对于理想航迹的运动误差偏移量，根据原始SAR数据的运动误差偏移量，获取原始SAR数据的误差相位。上述方案中，所述对运动补偿后的SAR数据进行距离向压缩处理为:利用线性频率变标算法(CSA, Chirp Scaling Algorithm)对运动补偿后的SAR数据进行距离向压缩处理。上述方案中，所述利用CSA对运动补偿后的SAR数据进行无方位向压缩处理包括:采用CSA对运动补偿后的SAR数据进行频率调制，并对频率调制后的SAR数据的距离徙动差量进行校正处理；在二维频谱域对距离徙动差量校正处理后的SAR数据依次进行距离向压缩、二次压缩和一致距离徙动校正处理；在多普勒域对一致距离徙动校正处理后的SAR数据进行方位向压缩和附加相位校正。上述方案中，所述对距离向压缩处理后的SAR数据进行距离向空变PGA处理包括:将距离向压缩处理后的数据沿距离向分为各SAR数据块，将各SAR数据块沿方位向划分子孔径，对各SAR数据块中的每个子孔径进行标准PGA处理，获取各SAR数据块中每个子孔径的残余误差相位。上述方案中，所述获取SAR数据的残余误差相位包括:分别对各SAR数据块中的子孔径间存在的重叠部分进行残余误差相位拼接，获取各SAR数据块的残余误差相位曲线；[0021 ] 分别将各SAR数据块间的残余误差相位作为各SAR数据块中距离向中间单元的残余误差相位，利用插值函数对各SAR数据块中每个距离单元的残余误差相位进行插值拟合处理，获取整个距离向单元的SAR数据的残余误差相位。本专利技术实施例还提供了一种SAR成像装置，所述装置包括:补偿模块、压缩模块、聚焦处理模块；其中，所述补偿模块，用于对原始SAR数据进行距离向非空变运动补偿处理；并根据所述聚焦处理模块发送的SAR数据的残余误差相位，校正SAR数据的残余误差相位；所述压缩模块，用于对所述补偿模块运动补偿后的SAR数据进行距离向压缩处理；并对校正后的SAR数据进行方位向压缩处理；所述聚焦处理模块，用于通过对所述压缩模块距离向压缩处理后的SAR数据进行距离向空变PGA处理，获取SAR数据的残余误差相位，并将获取的SAR数据的残余误差相位发送给所述补偿模块。上述方案中，所述补偿模块，具体用于以观测场景中心为基准点，根据获取的原始SAR数据的误差相位对原始SAR数据进行距离向非空变运动补偿处理。上述方案中，所述压缩模块，具体用于利用CSA对运动补偿后的SAR数据进行距离向压缩处理。上述方案中，所述聚焦处理模块，具体用于将距离向压缩处理后的数据沿距离向分为各SAR数据块，将各SAR数据块沿方位向划分子孔径，对各SAR数据块中的每个子孔径进行标准PGA处理，获取各SAR数据块中每个子孔径的残余误差相位。上述方案中，所述聚焦处理模块，具体还用于:分别对各SAR数据块中的子孔径间存在的重叠部分进行残余误差相位拼接，获取各SAR数据块的残余误差相位曲线；分别将各SAR数据块间的残余误差相位作为各SAR数据块中距离向中间单元的残余误差相位，利用插值函数对各SAR数据块中每个距离单元的残余误差相位进行插值拟合处理，获取整个距离向单元的SAR数据的残余误差相位。本专利技术实施例提供的SAR成像方法，所述方法包括:对原始SAR数据进行距离向非空变运动补偿处理，对运动补偿后的SAR数据进行距离向压缩处理；通过对距离向压缩处理后的SAR数据进行距离向空变相位梯度自聚焦PGA处理，获取并校正SAR数据的残余误差相位；对校正后的SAR数据进行方位向压缩处理，如此，能够获得精确聚焦的复杂观测场景的SAR图像。【附图说明】图1为本专利技术实施例一提供的SAR成像方法流程示意图；图2为本专利技术实施例一、二提供的机载实际航迹与理想航迹的几何关系示意图；图3为本专利技术实施例一、二提供的距离向空变PGA处理距离向压缩数据的方法示意图；图4为本专利技术实施例一、二提供的标准PGA自聚焦处理方法流程示意图；图5为本专利技术实施例二提供的SAR成像装置结构示意图；图6为现有技术中经过运动补偿后存在散焦的SAR图像；图7为现有技术中经过标准PGA处理后的SAR图像；图8为本专利技术实施例三提供的SAR图像；图9为现有技术中经过标准PGA处理后观测场景A的SAR图像；图10为本专利技术实施例三提供的观测场景A的SAR图像；图11为现有技术中经过标准PGA处理后观测场景B的SAR图像；图12为本专利技术实施例三提供的观测场景B的SAR图像。【具体实施方式】为了能更好的理解本专利技术的内容，本专利技术先介绍现有技术中获取高分辨SAR图像的方法。运动补偿(M0C0, Motion Compensation)技术是解决高分辨SAR图像散焦问题的重要技术手段。在传统的MOCO方案中，首先利用机载平台自带的惯性测量装置(MU，Inertial Measurement Units)实现SAR数据的距离向非空变运动补偿，以消除高分辨情况下平台运动误差导致的距离徙动问题；其次在此基础上，再采用各种自聚焦方法进一步消除散射点的相位误差，从而获得高分辨SAR图像。这里，在没有IMU的情况下，可以采用数据估计的方法实现距离向非空变运动补偿。但传统的MOCO方案本身是基于平坦地形来设计的，对于复杂地形，传统的MOCO方案在高分辨条件下，对地形起伏导致的散焦问题却无能为力。而在实际应用中，这种场景是大量存在的，因而有必要寻求一种复杂地形条件下的高分辨SAR图像成像方法。基于此，在本专利技术的各种实施例中:对原始SAR数据进行距离向非空变运动补偿处理；对运动补偿后的SAR数据进行距离向压缩处理；通过对距离向压缩处理后的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合成孔径雷达SAR成像方法，其特征在于，所述方法包括：对原始SAR数据进行距离向非空变运动补偿处理；对运动补偿后的SAR数据进行距离向压缩处理；通过对距离向压缩处理后的SAR数据进行距离向空变相位梯度自聚焦PGA处理，获取并校正SAR数据的残余误差相位；对校正后的SAR数据进行方位向压缩处理。

【技术特征摘要】
1.一种合成孔径雷达SAR成像方法，其特征在于，所述方法包括: 对原始SAR数据进行距离向非空变运动补偿处理； 对运动补偿后的SAR数据进行距离向压缩处理； 通过对距离向压缩处理后的SAR数据进行距离向空变相位梯度自聚焦PGA处理，获取并校正SAR数据的残余误差相位； 对校正后的SAR数据进行方位向压缩处理。2.根据权利要求1所述的成像方法，其特征在于，所述对原始SAR数据进行距离向非空变运动补偿处理:以观测场景中心为基准点，根据获取的原始SAR数据的误差相位对原始SAR数据进行距离向非空变运动补偿处理。3.根据权利要求2所述的成像方法，其特征在于，所述以观测场景中心为基准点，根据获取的原始SAR数据的误差相位对原始SAR数据进行距离向非空变运动补偿处理之前，所述方法还包括: 根据机载实际航迹与理想航迹的几何关系和导航系统中的原始SAR数据，获取实际航迹相对于理想航迹的运动误差偏移量，根据原始SAR数据的运动误差偏移量，获取原始SAR数据的误差相位。4.根据权利要求1所述的成像方法，其特征在于，所述对运动补偿后的SAR数据进行距离向压缩处理为:利用线性频率变标算法CSA对运动补偿后的SAR数据进行距离向压缩处理。5.根据权利要求4所述的成像方法，其特征在于，所述利用CSA对运动补偿后的SAR数据进行无方位向压缩处理包括: 采用CSA对运动补偿后的SAR数据进行频率调制，并对频率调制后的SAR数据的距离徙动差量进行校正处理； 在二维频谱域对距离徙动差量校正处理后的SAR数据依次进行距离向压缩、二次压缩和一致距离徙动校正处理； 在多普勒域对一致距离徙动校正处理后的SAR数据进行方位向压缩和附加相位校正。6.根据权利要求1所述的成像方法，其特征在于，所述对距离向压缩处理后的SAR数据进行距离向空变PGA处理包括: 将距离向压缩处理后的数据沿距离向分为各SAR数据块，将各SAR数据块沿方位向划分子孔径，对各SAR数据块中的每个子孔径进行标准PGA处理，获取各SAR数据块中每个子孔径的残余误差相位。7.根据权利要求6所述的成像方法，其特征在于，所述获取SAR数据的残余误差相位包...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亚波，龚小东，张磊，李宁，王宇，邓云凯，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11