基于变斜视椭圆波束同步模型的双站SAR成像方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109444882A(43)申请公布日2019.03.08(21)申请号201811305575.9(22)申请日2018.11.05(71)申请人杭州电子科技大学地址310018浙江省杭州市下沙高教园区2号大街(72)发明人钟华陈国瑾刘静叶宗奇张艳军严爱博(74)专利代理机构杭州君度专利代理事务所(特殊普通合伙)33240代理人朱月芬(51)Int.Cl.G01S13/90(2006.01)权利要求书11页说明书24页附图4页(54)发明名称基于变斜视椭圆波束同步模型的双站SAR成像方法(57)摘要本发明公开了一种基于变斜视椭圆波束同步模型的双站SAR成像方法。本发明步骤：1、基于双站非平飞SAR系统构建收发波束同步的空间几何模型，分析接收机斜视角的方位空变性；2、在距离频域对信号进行距离向的预处理；3、在二维平面构建新的变斜视椭圆波束同步信号模型；4、基于新的同步模型对剩余高次距离徙动的方位空变部分进行建模，并构建新的四阶扰动函数有效地矫正剩余的高次距离徙动，实现ADH-RCMC，得到距离向处理结果；5、基于新的同步模型对多普勒相位的方位空变特性进行建模，改进ENLCS算法，设计滤波器进行方位压缩，实现高分辨率聚焦。本发明确保了双站SAR收发波束同步，对其成像算法的距离向和方位向作出了重要改进。CN109444882ACN109444882A权利要求书1/11页1.基于变斜视椭圆波束同步模型的双站SAR成像方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1、构建SAR系统几何模型，得到回波信号，分析接收机斜视角的方位空变性，并对其进行距离向的傅里叶变换；步骤2、在距离频域对信号进行距离向的预处理，包括LRWC，KT变换，bulkRCMC以及距离压缩；步骤3、根据距离向预处理的结果，在二维平面构建新的变斜视椭圆波束同步模型，描述改进的非平飞双站SAR回波的特性，得到具体的解析式以表达点目标的中心距离以及接收机斜视角之间的方位空变关系；步骤4、利用新的变斜视椭圆波束同步模型给出的结果，对剩余高次距离徙动的方位空变部分进行建模，并构建新的四阶扰动函数有效地矫正剩余的高次距离徙动，实现ADH-RCMC，完成距离向的全部处理：步骤5、根据新的变斜视椭圆波束同步模型对多普勒相位的方位空变特性进行建模，采用改进的方位空变波束同步ENLCS算法实现方位均衡，最后设计滤波器进行方位压缩，获得最终的聚焦图像。2.根据权利要求1所述的基于变斜视椭圆波束同步模型的双站SAR成像方法，其特征在于步骤1具体实现如下：1-1构建非平飞双站SAR系统的几何模型，该双站SAR系统采用条带模式进行微波成像，发射机与接收机分别以大小不同的速度VT与VR沿不同的方向飞行，以接收机的飞行速度为方位向，假设在某一方位时间处，发射机与接收机分别在各自的飞行轨迹上的T点和R点，并且其波束中心正好都照射到点目标P，斜视角分别为θTP和θRP；当发射机向前飞行固定时间到达T'点时，飞行长度为TT'段，发射机波束中心照射到N点；由于接收机飞行速度大小与方向皆不同，所以接收机的飞行长度为RR'，不等于TT'，且不在同一平面上；假如接收机飞行到R'点时，其斜视角θRM与在R点处的斜视角θRP相同，则接收波束将照射到不同于N点的M点，这使得所得到的模拟回波并不能获取较为准确的双站斜视SAR实际的回波特性；但是，假如接收机在R'处的斜视角θRN是不同于θRP的，即方位空变，当其满足一定的约束关系时，便能满足接收机的波束在任意方位时刻都能够与发射机波束照射到同一点目标上，即收发波束同步；1-2根据以上分析，对成像区域内任意点目标P在合成孔径时间内的回波收发过程构建近似几何模型，其中，P1点和P0点分别是成像区域内的任意点目标和参考点目标，η是方位向慢时间，ηc是P1点的波束中心穿越时刻，代表点目标在方位向上的位置，发射机与接收机的斜视角分别是θT和θR(ηc)，而rTc和rRc分别为发射机和接收机在ηc时刻与点目标P1的波束中心距离，间接表示了点目标在距离向上的位置；另外，rTcref和rRcref分别为发射机和接收机在方位零时刻与场景中心点P0的波束中心距离；在收发波束的整个合成孔径时间内，发射机与接收机到P1点的瞬时距离分别为RT(η)和RR(η)，即2CN109444882A权利要求书2/11页其中，发射机的斜视角θT是固定的，而为了保证收发波束同步，接收机的斜视角θR(ηc)是方位空变的，因此能够得到点目标P1的双站SAR的收发瞬时斜距之和：Rbi(η；rc,ηc)＝RT(η；rTc,ηc)+RR(η；rRc,ηc)\*MERGEFORMAT(2)可以看出，P1点在整个合成孔径时间上的距离历程是两个双曲线轨迹之和，