超高分辨率星载合成孔径雷达成像方法及装置制造方法及图纸

本公开提供一种超高分辨率星载合成孔径雷达成像方法及装置，涉及星载合成孔径雷达成像处理技术领域。该方法包括：获取星载SAR的基带回波信号；在WGS84坐标系下，获取卫星天线相位中心的运动轨迹；根据运动轨迹，确定零多普勒位置处于第一预设像素位置的地面特定目标点；计算地面特定目标点与卫星天线相位中心之间的距离历程，根据距离历程，确定使地面特定目标点聚焦至第一预设像素位置的匹配滤波器；对基带回波信号进行二维傅里叶变换，得到二维频域信号；利用匹配滤波器对二维频域信号进行匹配滤波，将匹配滤波后的二维频域信号进行二维逆傅里叶变换，得到地面特定目标点的聚焦目标图像。标图像。标图像。

【技术实现步骤摘要】
超高分辨率星载合成孔径雷达成像方法及装置


[0001]本公开涉及星载合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）成像处理
，具体涉及超高分辨率（Very High Resolution，VHR）成像处理和二维空变处理
，更具体地涉及一种超高分辨率星载合成孔径雷达成像方法及装置。

技术介绍

[0002]常规的SAR成像方法通常基于对天线的匀速直线运动假设。设运动速度为v，则照射范围内某一点的距离历程为双曲线模型，其中R0为该点到天线轨迹的最近距离，η为方位时间，，η
‑
、η
+
为该点的合成孔径起止时刻，η0为该点零多普勒时刻（此刻该点到天线轨迹距离最短）。按照常规ω
‑
κ算法，先通过匹配滤波对最近距离为参考距离R
ref
处的各点完成精确聚焦，再通过stolt插值即可完成其他最近距离点的精确聚焦。
[0003]对于星载SAR，在一景数据的获取过程中，天线轨迹为卫星轨道短时间内（数秒到数十秒）的一个弧段，不能满足常规成像模型的匀速直本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高分辨率星载合成孔径雷达成像方法，其特征在于，包括：获取星载SAR的基带回波信号；在WGS84坐标系下，获取卫星天线相位中心的运动轨迹；根据所述运动轨迹，确定零多普勒位置处于第一预设像素位置的地面特定目标点，其中，所述第一预设像素位置为[n
r
，n
a
]，n
r
和n
a
分别为所述基带回波信号的第一预设距离向像素数和第一预设方位向像素数；计算所述地面特定目标点与卫星天线相位中心之间的距离历程，根据所述距离历程，确定使所述地面特定目标点聚焦至所述第一预设像素位置的匹配滤波器；对所述基带回波信号进行二维傅里叶变换，得到二维频域信号；利用所述匹配滤波器对所述二维频域信号进行匹配滤波；将匹配滤波后的二维频域信号进行二维逆傅里叶变换，得到所述地面特定目标点的聚焦目标图像。2.根据权利要求1所述的超高分辨率星载合成孔径雷达成像方法，其特征在于，所述基带回波信号根据以下方式来获取：获取经正交解调的二维时域内的基带回波数据；将所述基带回波数据进行距离向压缩，得到基带回波信号。3.根据权利要求1所述的超高分辨率星载合成孔径雷达成像方法，其特征在于，所述确定零多普勒位置处于第一预设像素位置的地面特定目标点，具体包括：在WGS84坐标系下的卫星天线波束照射范围内的地面上，使得所述地面特定目标点到卫星天线相位中心的运动轨迹的最近距离为预设距离，其中，所述预设距离R
c
为：其中，R
min
为基带回波信号的最近斜距；c为光速；f
s
为数据采样率；使得所述地面特定目标点到卫星天线相位中心的运动轨迹的距离在第n
a
个脉冲时达到最小值。4.根据权利要求1所述的超高分辨率星载合成孔径雷达成像方法，其特征在于，所述地面特定目标点与卫星天线相位中心之间的距离历程r
c
(η)根据以下公式计算得出：其中，X(η)，Y(η)，Z(η)为在WGS84坐标系下卫星天线相位中心的运动轨迹的三维坐标；x
c
，y
c
，z
c
为在WGS84坐标系下地面特定目标点的三维坐标。5.根据权利要求1所述的超高分辨率星载合成孔径雷达成像方法，其特征在于，所述确定使所述地面特定目标点聚焦至所述第一预设像素位置的匹配滤波器的步骤之前，还包括：根据所述距离历程，计算所述地面特定目标点的方位时频对应关系，其中，所述方位时频对应关系根据以下公式来确定：
其中，f
τ
、f
η
分别为距离向频率和方位向频率；为(f
τ
，f
η
)对应的方位时间；(
·
)＇表示求导；r
c
(η)为距离历程；c为光速；f0为发射信号载频。6.根据权利要求5所述的超高分辨率星载合成孔径雷达成像方法，其特征在于，所述匹配滤波器根据以下公式计算得出：其中，F
c
(f
τ
，f
η
)为匹配滤波器；R
c
为预设距离；H
c
为方位零多普勒时刻；π为圆周率；为地面特定目标点在方位时间时的距离历程。7.根据权利要求1所述的超高分辨率星载合成孔径雷达成像方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述卫星天线相位中心的运动轨迹，设定一个以所述第一预设像素位置[n
r
，n
a
]为中心的矩形像素区域，在所述矩形像素区域边缘，确定零多普勒位置分别处于四个第二预设像素位置的四个地面周围目标点，其中，所述四个第二预设像素位置依次为[n
r
−
d
r
/2，n
a
]、[n
r
+d
r
/2，n
a
]、[n
r
，n
a
−
d
a
/2]、[n
r
，n
a
+d
a
/2]，d
r
和d
a
分别为区域距离向像素数和区域方位向像素数；计算所述四个地面周围目标点各自与卫星天线相位中心之间的距离历程；根据得出的四个距离历程，计算所述四个地面周围目标点的方位时频对应关系；对所述匹配滤波后的二维频域信号在各个方位频点进行距离向重采样，得到距离重采样信号；对所述距离重采样信号在各个距离频点进行方位向重采样，得到方位重采样信号；对所述方位重采样信号进行二维逆傅里叶逆变换，得到以所述地面特定目标点为...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟大地，黄丽佳，李光祚，韩冰，胡玉新，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：