基于“海丝一号”卫星回波数据成像的处理方法技术

本发明专利技术公开了一种基于“海丝一号”卫星回波数据成像的处理方法，包括以下步骤：(1)导入回波数据与参数；(2)数据拆分与补零，在对数据成像时，数据进行拆分；(3)对点目标接收信号的距离向数据进行压缩；(4)对距离压缩信号利用驻定相位原理POSP，得到方位向上的信号时频关系，则进行方位向快速傅立叶变换；(5)根据调频率和方位向上的时频关系可以得到距离多普勒域中的距离徙动，在进行距离徙动矫正时可以采用基于sinc函数的插值方式进行处理，实现距离徙动校正；(6)进行距离徙动校正之后，即可通过匹配滤波器进行数据的方位聚焦；(7)由于在数据处理之前进行了补零，所以在得到图像复数据之后需要对数据进行裁剪，使之恢复原先大小且无混叠现象的图像复数据。无混叠现象的图像复数据。无混叠现象的图像复数据。

【技术实现步骤摘要】
基于“海丝一号”卫星回波数据成像的处理方法


[0001]本专利技术涉及遥感领域，是一种基于“海丝一号”卫星回波数据成像的处理方法。

技术介绍

[0002]现有数据成像的算法包括RDA、CSA、wKA等。
[0003]目前国内外的卫星数据处理的方法包括距离多普勒算法(Range Doppler Algorithm，RDA)、Chirp Scaling算法和omega
‑
K算法(ωKA)。
[0004]RDA的主要特点在于距离徙动校正的距离多普勒城实现，以区每次都基于一维的运算操作。变换到距离多普勒城以后，同一最近斜距上的所有雷达散射点的能量轨迹相同。由于距离徙动校正可以校正某一方位处理块中的一组目标，因此提高了处理效率。CSA首先通过方位傅里叶变换将距离压缩前的信号变换至距离多普勒域，再对其进行变标，变标具有完成补余距离徙动校正的功能，使信号中的距离徙动变为一致的，随后，通过一维频域的参考函数相乘进行距离压缩、距离无关距离徙动校正、距离方位耦合校正及方位调制校正，再在距离多普勒域进行补余方位压缩。ωKA在二维频域与参考函数相乘进行参考距离上的目标聚焦，此后其他位置上的目标通过Stolt插值完成。

技术实现思路

[0005]对于大型数据处理比较慢而且比较需要内存的支持，本方案提出一种基于“海丝一号”卫星回波数据成像的处理方法，利用数据拆分与补零，消除了图像边缘模糊效应。
[0006]本专利技术公开了以下技术方案：
[0007]一种基于“海丝一号”卫星回波数据成像的处理方法，包括以下步骤：
[0008](1)导入回波数据与参数，在原始回波数据中，数据已经被解调至基带；
[0009](2)数据拆分与补零，在对数据成像时，数据进行拆分；在整体成像或者拆分数据之后的成像中需要对数据进行补零，在方位向要补大于半个合成孔径时间的采样点，在距离向要补大于半个脉冲持续时间的采样点；
[0010](3)距离压缩，对点目标接收信号的距离向数据进行压缩，距离压缩的目的是获得高分辨率的数据；
[0011](4)方位向傅立叶变换，对距离压缩信号利用驻定相位原理POSP，得到方位向上的信号时频关系，则进行方位向快速傅立叶变换；
[0012](5)距离徙动校正，根据调频率和方位向上的时频关系可以得到距离多普勒域中的距离徙动，在进行距离徙动矫正时可以采用基于sinc函数的插值方式进行处理，实现距离徙动校正；
[0013](6)方位压缩，进行距离徙动校正之后，即可通过匹配滤波器进行数据的方位聚焦；
[0014](7)方位向傅立叶逆变换及数据转换，由于在数据处理之前进行了补零，所以在得到图像复数据之后需要对数据进行裁剪，使之恢复原先大小且无混叠现象的图像复数据。
[0015]“海丝一号”卫星回波数据的储存方式也是按照第二节描述的模式进行的，在原始回波数据中，数据已经被解调至基带，由式(3.1)解调后的点目标信号模型为：
[0016][0017]式中A0为任意副常量，τ为距离向时间，η为近距方位向时间，η
c
为波束中心偏移时间，w
r
为距离包络，w
a
为方位包络，f0为雷达中心频率，K
r
为距离chirp调频率，R(η)为瞬时斜距。
[0018]数据给出了初始斜距，即雷达波束照射的第一点到相位中心的距离R0(信号储存器中的第一行中目标与雷达距离)，根据波束视角与偏航角可以计算R(η)。调频率K
r
可以通过发射带宽和发射时宽计算，
[0019]K
r
＝B/T
r
[0020]B为发射带宽，T
r
为发射时宽。
[0021]在对数据成像时，数据量的庞大会严重影响计算速度，并且在对某一特定区域成像时，庞大的数据也会显得有些多余，这时就要对数据进行拆分。
[0022]所以我们在整体成像或者拆分数据之后的成像中需要对数据进行补零，在方位向要补大于半个合成孔径时间的采样点，在距离向要补大于半个脉冲持续时间的采样点，这样才能避免图像边缘混叠现象。
[0023]距离压缩的目的是获得高分辨率的数据，从而得到聚焦良好的图像。式(1.6)的点目标接收信号可以写成：
[0024]s
r
(τ)＝A
′0w
r
(τ
‑
2R
a
/c)exp{jπK
r
(τ
‑
2R
a
/c)}
ꢀꢀ
(3.2)
[0025]对式(3.2)使用驻定相位原理(POSP)，信号频谱近似为：
[0026][0027]匹配滤波器应能消除式(3.3)的二次相位，即为：
[0028][0029]令S0(f
τ
，η)为式(3.1)中s0(τ，η)的距离向傅里叶变换，那么距离压缩输出为：
[0030]s
rc
(τ，η)＝IFFT
τ
{S0(f
τ
，η)H(f
τ
)}＝A0p
r
[τ
‑
2R(η)/c]w
a
(η
‑
η
c
)exp{
‑
j4πf0R(η)/c}
ꢀꢀ
(3.5)
[0031]其中压缩脉冲包络p
r
(τ)为窗函数W
t
(f
τ
)的傅里叶逆变换。对于矩形窗，p
r
(τ)为sinc函数；对于锐化窗，p
r
(τ)为旁瓣较低的sinc函数。
[0032]在“海丝一号”低斜视角情况下，波束指向接近零多普勒方向，并且孔径不是很大，这时可将距离方程近似为抛物线：
[0033][0034]其中，R0为初始斜距，V
r
为卫星速度，式(3.6)的近似条件为R0＞＞V
r
η，联立式(3.5)和式(3.6)，距离压缩信号为：
[0035][0036]从第二个指数项中可以明显地看到方位向相位调制，由于相位是η2的函数，故信号具有线性调频特性，调频率为：
[0037][0038]利用POSP，得到方位向上的时频关系为：
[0039]f
η
＝
‑
K
a
η
ꢀꢀ
(3.9)
[0040]则方位向快速傅里叶变换后的信号为：
[0041][0042]W
a
(f
η
‑
f
ηc
)为方位天线图w
a
(η
‑
η
c
)的频域形式，两者在形状上一致。上式中含有两个指数项，第一项为目标固有相位信息，可用于干涉、极化等，与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于“海丝一号”卫星回波数据成像的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)导入回波数据与参数，在原始回波数据中，数据已经被解调至基带；(2)数据拆分与补零，在对数据成像时，数据进行拆分；在整体成像或者拆分数据之后的成像中需要对数据进行补零，在方位向要补大于半个合成孔径时间的采样点，在距离向要补大于半个脉冲持续时间的采样点；(3)距离压缩，对点目标接收信号的距离向数据进行压缩，距离压缩的目的是获得高分辨率的数据；(4)方位向傅立叶变换，对距离压缩信号利用驻定相位原理POSP，得到方位向上的信号时频关系，则进行方位向快速傅立叶变换；(5)距离徙动校正，根据调频率和方位向上的时频关系可以得到距离多普勒域中的距离徙动，在进行距离徙动矫正时可以采用基于sinc函数的插值方式进行处理，实现距离徙动校正；(6)方位压缩，进行距离徙动校正之后，即可通过匹配滤波器进行数据的方位聚焦；(7)方位向傅立叶逆变换及数据转换，由于在数据处理之前进行了补零，所以在得到图像复数据之后需要对数据进行裁剪，使之恢复原先大小且无混叠现象的图像复数据。2.如权利要求1所述的一种基于“海丝一号”卫星回波数据成像的处理方法，其特征在于，步骤(1)中解调后的点目标信号模型为：式中A0为任意副常量，τ为距离向时间，η为近距方位向时间，η
c
为波束中心偏移时间，w
r
为距离包络，w
a
为方位包络，f0为雷达中心频率，K
r
为距离chirp调频率，R(η)为瞬时斜距，c为光速。3.如权利要求2所述的一种基于“海丝一号”卫星回波数据成像的处理方法，其特征在于，进一步地，数据给出了初始斜距，即雷达波束照射的第一点到相位中心的距离R0，根据波束视角与偏航角计算R(η)；调频率K
r
可以通过发射带宽和发射时宽计算，K
r
＝B/T
r
B为发射带宽，T
r
为发射时宽。4.如权利要求2所述的一种基于“海丝一号”卫星回波数据成像的处理方法，其特征在于，点目标接收信号还可以表示为：s
r
(τ)＝A
′0w
r
(τ
‑
2R
a
/c)exp{jπK
r
(τ
‑
2R
a
/c)}
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(3.2)式中，A0’
为任意副常量，表示信号强度，τ为距离向时间，K
r
为距离向脉冲的调频率，2R
a
/c为该点的信号延时，w
r
为距离包络；K
r
为距离chirp调频率。5.如权利要求4所述的一种基于“海丝一号”卫星回波数据成像的处理方法，其特征在于，对式(3.2)使用驻定相位原理POSP，信号频谱近似为：匹配滤波器应能消除式(3.3)的二次相位，即为：
其中，f
τ
为傅里叶变换后的频率，令S0(f
τ
，η)为式(3.1)中s0(τ，η)的距离向傅里叶变换，那么距离压缩输出为s
rc
(τ，η)＝IFFT
τ
{S0(f
τ
，η)H(f
τ
)}＝A0p
r
[τ
‑
2R(η)/c]w
a
(η
‑
η
c

【专利技术属性】
技术研发人员：李国庆，李亚柯，王玉香，陈镇山，王佳欣，魏宪，黄永福，王飘，
申请(专利权)人：闽都创新实验室，
类型：发明
国别省市：