一种基于后向投影算法的干涉SAR动基线处理方法技术

本发明专利技术公开了一种基于后向投影算法的干涉SAR动基线处理方法，它是将BP算法引入了干涉SAR成像中，针对实际干涉合成孔径雷达成像中，等效基线在平台运动过程中是时变的，在BP成像过程中分别参考主天线运动轨迹与辅天线运动轨迹，即主天线方位聚焦时补偿主天线多普勒相位，辅天线方位聚焦时补偿辅天线多普勒相位，最终消除了基线的时变性，利用固定基线反演目标高程。采用本发明专利技术方法在消除了基线时变性的同时，去除了平地效应，很好地解决了干涉合成孔径雷达成像中的动基线问题，大幅度提升高程反演精度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种基于后向投影算法的干涉SAR动基线处理方法，它是将BP算法引入了干涉SAR成像中，针对实际干涉合成孔径雷达成像中，等效基线在平台运动过程中是时变的，在BP成像过程中分别参考主天线运动轨迹与辅天线运动轨迹，即主天线方位聚焦时补偿主天线多普勒相位，辅天线方位聚焦时补偿辅天线多普勒相位，最终消除了基线的时变性，利用固定基线反演目标高程。采用本专利技术方法在消除了基线时变性的同时，去除了平地效应，很好地解决了干涉合成孔径雷达成像中的动基线问题，大幅度提升高程反演精度。【专利说明】—种基于后向投影算法的干涉SAR动基线处理方法
本技术专利技术属于雷达
，它特别涉及了合成孔径雷达(SAR)成像
。
技术介绍
干涉合成孔径雷达(InSAR)是一种能后实现地面高分辨率、高精度三维测绘的重要的遥感技术，是微波传感器中发展最为迅速和最有效的传感器之一。干涉合成孔径雷达在军事、国民经济建设和科学研究中有着极其广泛的应用。在干涉合成孔径雷达成像技术中，基线精度是影响高程反演精度的主要因素之一。由于飞机运动平台不稳定，气流等因素的影响，飞机姿态及航线会产生变化，导致等效基线在平台运动过程中是时变的。在传统干涉SAR处理中未考虑该问题，而是利用一个固定的基线参数实现高程反演，必然导致高程反演精度大大下降。在非理想运动轨迹下，传统RD算法无法解决等效基线变化问题，而后向投影算法(Back projection,简称BP)不仅保相精度闻，而且为获得精确的等效基线提供了可能。
技术实现思路
为了解决基线抖动造成的干涉图质量下降，高精度基线获取等问题，本专利技术提供了一种基于后向投影算法的干涉SAR动基线处理方法，它是在后向投影算法中通过相位补偿的方法在消除了基线时变性的同时，去除了平地效应，很好的解决了干涉合成孔径雷达成像中的动基线问题，大幅度提升高程反演精度。为了方便描述本专利技术的内容，首先作以下术语定义:定义1、干涉合成孔径雷达(InSAR)干涉合成孔径雷达(InSAR)是在SAR基础上发展起来的一种干涉测量技术，它通过对多个接受天线观测得到的回波数据进行干涉处理，获得地面高程图。定义2、干涉合成孔径雷达主天线、辅天线:干涉合成孔径雷达的主天线为即发射又接收的一个天线，而辅天线为只接收不发射的一个天线。定义3、合成孔径雷达标准距离压缩方法合成孔径雷达标准距离压缩方法是指利用合成孔径雷达发射参数，采用以下公式生成参考信号，并采用匹配滤波技术对合成孔径雷达的距离向信号进行滤波的过程。【权利要求】1.一种基于后向投影算法的干涉SAR动基线处理方法，其特征是它包括以下步骤: 步骤1、初始化动基线干涉合成孔径雷达成像系统参数: 初始化成像系统参数包括:平台速度矢量，记做;T干台主天线初始位置矢量记做Pm干台辅天线初始位置矢量记做f，场景中心位置矢量记做a —个合成孔径时间内横滚角度记做a (n) = ，其中η = 1......N，η为合成孔径时间内的方位时刻，αI为合成孔径时间内第I个方位时刻的横滚角度数，α 2为合成孔径时间内第2个方位时刻的横滚角度数，α N为合成孔径时间内第N个方位时刻的横滚角度数，N为一个散射点pω合成孔径内方位时刻的个数；一个合成孔径时间内偏航角度记做α’(η)=，其中η= I……N，η为合成孔径时间内的方位时刻，α ’ i为合成孔径时间内第I个方位时刻的偏航角度数，α ’2为合成孔径时间内第2个方位时刻的偏航角度数，α’Ν为合成孔径时间内第N个方位时刻的偏航角度数，N为一个散射点P,,合成孔径内方位时刻的个数；雷达载波频率，记做&，基线长度，记做J，雷达发射基带信号的信号带宽，记做B，雷达发射信号脉冲宽度，记做Τρ，雷达接收系统的采样频率，记做f。，雷达系统的脉冲重复频率，记做PRF，天线长度，记做D，雷达的合成孔径长度，记做L，雷达主、辅天线回波数据分别记做D1、D2;上述参数均为干涉合成孔径雷达系统的标准参数，其中，雷达载波频率&，基线长度J，雷达发射基带信号的信号带宽B，雷达发射信号脉冲宽度Tp，雷达接收系统的采样频率f。，天线长度D，雷达的合成孔径长度L，雷达系统的脉冲重复频率PRF干涉合成孔径雷达设计过程中已经确定；其中，平台速度矢量P，平台初始位置矢量P0场景中心位置矢量3 —个合成孔径时间内每一方位向时刻抖动角度α (η)=，其中 η = 1......N,雷达主、辅天线回波数据/) D2在干涉合成孔径雷达观测方案设计中已经确定；根据干涉合成孔径雷达系统方案和干涉合成孔径雷达观测方案，动基线干涉合成孔径雷达快速成像方法需要的初始化成像系统参数均为已知； 步骤2、回波数据距离压缩: 采用传统合成孔径雷达标准距离压缩方法对步骤I中的合成孔径雷达主、辅天线回波数据D1、D2进行距离压缩，得到距离压缩后的主、辅天线合成孔径雷达数据，记做Ii1、I 步骤3、计算主、辅天线距离史: 对成像场景中的一个散射点匕，选取合成孔径时间内的一个方位时刻n，根据主天线位置和点目标位置，其中X为主天线的距离向坐标值，y为主天线的方位向坐标值，z为主天线的高度向坐标值，X’为点目标的距离向坐标值，y’为点目标的方位向坐标值，z’为点目标的高度向坐标值，得到主天线距离史其中!咖人、表示主天线在方位时刻η到散射点Pea的距离； 对成像场景中的一个散射点匕，选取合成孔径时间内的一个方位时刻η，根据主天线位置、辅天线位置和点目标位置，其中X为主天线的距离向坐标值，y为主天线的方位向坐标值，z为主天线的高度向坐标值，其中X1为辅天线的距离向坐标值，Y1为辅天线的方位向坐标值，Z1为辅天线的高度向坐标值，X’为点目标的距离向坐标值，?为点目标的方位向坐标值，z’为点目标的高度向坐标值，得到辅天线距离史 【文档编号】G01S13/90GK103454633SQ201310293561【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年7月12日 优先权日:2013年7月12日 【专利技术者】张晓玲, 师同彦, 郝伟 申请人:电子科技大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于后向投影算法的干涉SAR动基线处理方法，其特征是它包括以下步骤：步骤1、初始化动基线干涉合成孔径雷达成像系统参数：初始化成像系统参数包括：平台速度矢量,记做平台主天线初始位置矢量记做平台辅天线初始位置矢量记做场景中心位置矢量记做一个合成孔径时间内横滚角度记做α(n)＝[α1,α2,...,αN]，其中n＝1……N，n为合成孔径时间内的方位时刻，α1为合成孔径时间内第1个方位时刻的横滚角度数，α2为合成孔径时间内第2个方位时刻的横滚角度数，αN为合成孔径时间内第N个方位时刻的横滚角度数，N为一个散射点合成孔径内方位时刻的个数；一个合成孔径时间内偏航角度记做α“(n)＝[α“1,α“2,...,α“N]，其中n＝1……N，n为合成孔径时间内的方位时刻，α“1为合成孔径时间内第1个方位时刻的偏航角度数，α“2为合成孔径时间内第2个方位时刻的偏航角度数，α“N为合成孔径时间内第N个方位时刻的偏航角度数，N为一个散射点合成孔径内方位时刻的个数；雷达载波频率，记做Kr，基线长度，记做J，雷达发射基带信号的信号带宽,记做B，雷达发射信号脉冲宽度，记做Tp，雷达接收系统的采样频率,记做fc,雷达系统的脉冲重复频率，记做PRF，天线长度，记做D，雷达的合成孔径长度，记做L，雷达主、辅天线回波数据分别记做上述参数均为干涉合成孔径雷达系统的标准参数，其中，雷达载波频率Kr，基线长度J，雷达发射基带信号的信号带宽B，雷达发射信号脉冲宽度Tp，雷达接收系统的采样频率fc,天线长度D，雷达的合成孔径长度L，雷达系统的脉冲重复频率PRF干涉合成孔径雷达设计过程中已经确定；其中，平台速度矢量平台初始位置矢量场景中心位置矢量一个合成孔径时间内每一方位向时刻抖动角度α(n)＝[α1,α2,...,αN]，α“(n)＝[α“1,α“2,...,α“N]，其中n＝1……N，雷达主、辅天线回波数据在干 涉合成孔径雷达观测方案设计中已经确定；根据干涉合成孔径雷达系统方案和干涉合成孔径雷达观测方案，动基线干涉合成孔径雷达快速成像方法需要的初始化成像系统参数均为已知；步骤2、回波数据距离压缩：采用传统合成孔径雷达标准距离压缩方法对步骤1中的合成孔径雷达主、辅天线回波数据进行距离压缩，得到距离压缩后的主、辅天线合成孔径雷达数据，记做步骤3、计算主、辅天线距离史：对成像场景中的一个散射点选取合成孔径时间内的一个方位时刻n，根据主天线位置[x,y,z]和点目标位置[x“,y“,z“]，其中x为主天线的距离向坐标值，y为主天线的方位向坐标值，z为主天线的高度向坐标值，x“为点目标的距离向坐标值，y“为点目标的方位向坐标值，z“为点目标的高度向坐标值，得到主天线距离史其中表示主天线在方位时刻n到散射点的距离；对成像场景中的一个散射点选取合成孔径时间内的一个方位时刻n，根据主天线位置[x,y,z]、辅天线位置[x1,y1,z1]和点目标位置[x“,y“,z“]，其中x为主天线的距离向坐标值，y为主天线的方位向坐标值，z为主天线的高度向坐标值，其中x1为辅天线的距离向坐标值，y1为辅天线的方位向坐标值，z1为辅天线的高度向坐标值，x“为点目标的距离向坐标值，y“为点目标的方位向坐标值，z“为点目标的高度向坐标值，得到辅天线距离史其中表示主天线在方位时刻n到散射点的距离，表示辅天线在方位时刻n到散射点的距离；步骤4、距离压缩后数据插值、重采样根据传统标准辛格插值重采样的方法，定义一个窗长为W0的辛格函数其中x表示变量，sinc为卷积核，π为圆周率；在方位时刻n，根据步骤3中的主天线距离史及传统后向投影成像方法，从步骤2中得到的主天线回波数据中顺序取出窗长为W0的数据，采用传统标准辛格插值方法对窗长为W0、从主天线回波数据中顺序取出后的数据进行插值，得到主天线插值重采样后的数据n为方位时刻；在方位时刻n，根据步骤3中的辅天线距离史及传统后向投影算法成像方法，从步骤2中得到的辅天线回波数据中顺序取出窗长为W0的数据，采用传统标准辛格插值方法对窗长为W0、从辅天线回波数据中顺序取出后的数据进行插值，得到辅天线插值重采样后的数据n为方位时刻；对于第一个方位时刻，得到插值重采样后的主天线数据辅天线数据对于第二个方位时刻，得到插值重采样后的主天线数据辅天线数据对于第n个方位时刻，得到插值重采样后的主天线数据辅天线数据其中n＝1……N，n为合成孔径时间内的方位时刻，N为一个散射点合成孔径内方位时刻的个数；对于所有的慢时间，得到插值重采样后的主天线数据序列C1n,(n＝1……N)、辅天线数据序列...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓玲，师同彦，郝伟，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
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