一種改進的地球同步軌道sar頻域成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及合成孔徑雷達（SAR)成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改進的地球同步軌 道SAR頻域成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 地球同步軌道合成孔徑雷達（GEOSAR)是一種運行在地球同步軌道的全天候、全 天時的現(xiàn)代高分辨率微波側(cè)視成像雷達，它綜合利用合成孔徑技術(shù)、脈沖壓縮技術(shù)和數(shù)據(jù) 處理技術(shù)，采用中等口徑天線就能得到大的測繪帶，是當今微波領(lǐng)域一種先進的對地遙測 技術(shù)。與低軌星載SAR相同，GEOSAR在測繪、農(nóng)作物估產(chǎn)、海洋及水文觀測、環(huán)境及災害監(jiān) 測、資源勘探，以及軍事偵察等科學領(lǐng)域日益顯示出強大的優(yōu)勢，在對地觀測方面發(fā)揮著越 來越重要的作用。與低軌星載SAR不同的是，GEOSAR具有更大的觀測區(qū)域，一次照射能夠 實現(xiàn)幾百到上千公里的觀測，同時具有更短的區(qū)域重訪能力，以及具有對一個固定區(qū)域進 行小時級的持續(xù)觀測能力。GEOSAR已經(jīng)是星載SAR研宄的熱點。
[0003]GEOSAR系統(tǒng)因為其不同于低軌星載SAR的特性，存在低軌星載SAR所不具有的多 普勒調(diào)頻斜率為零的軌道位置。在這些特殊的軌道位置處，當前的頻域成像算法無法對其 進行成像。傳統(tǒng)的頻域成像算法，必須要在距離多普勒域進行距離徙動操作，然后進行方位 向聚焦，再得到聚焦后的圖像。然而，在多普勒調(diào)頻斜率為零的軌道位置處，由于此時的方 位向頻譜被嚴重壓縮，方位向頻譜出現(xiàn)折疊，頻域算法并不能直接對GEOSAR的回波數(shù)據(jù)處 理，因為此時的方位向頻點與距離徙動量不是一一對應的，方位向的時頻關(guān)系已經(jīng)是非線 性的了，因此，傳統(tǒng)的頻域成像算法不能適用，需要提出新的解決方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種改進的地球同步軌道SAR頻域成像方法，能夠有效 實現(xiàn)多普勒調(diào)頻斜率為零處的成像，且聚焦效果良好，同時，在多普勒調(diào)頻斜率不為零處， 還可以實現(xiàn)比傳統(tǒng)頻域算法更好的聚焦性能。
[0005]本發(fā)明的改進的地球同步軌道SAR頻域成像方法，包括如下步驟：
[0006] 步驟1，在原始回波二維時域進行加速度補償，補償函數(shù)所用的補償因子為
[0007]
【主權(quán)項】
1. 一種改進的地球同步軌道SAR頻域成像方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1，在原始回波二維時域進行加速度補償，補償函數(shù)所用的補償因子為
其中，Ha。是加速度補償因子；a。為最優(yōu)加速度補償量，即為方位向頻域的二次調(diào)制相 位最小時所對應的加速度；1為方位向時間；λ為載波波長； 步驟2,在距離向頻域進行對應的距離向包絡的補償，補償函數(shù)所用的補償因子為
其中，Haf為距離向包絡補償因子；f ,為距離向頻率； 步驟3,更新成像算法的頻域聚焦函數(shù)中的二次項系數(shù)： 1? = k 20_ac 其中，k2(l為補償前的二次項系數(shù)，k 2為補償后的二次項系數(shù)； 步驟4,用更新后的成像參數(shù)1^2進行距離徙動校正和方位向聚焦操作，實現(xiàn)頻域成像。
2. 如權(quán)利要求1所述的改進的地球同步軌道SAR頻域成像方法，其特征在于，采用加速 度遍歷的方式尋找最優(yōu)加速度補償值a。，即將加速度在
范圍內(nèi)遍歷，尋找 方位向頻域的二次調(diào)制相位最小的加速度值，獲得的加速度值即為最優(yōu)加速度補償值a。； 其中，為衛(wèi)星的加速度大小，&和$分別為衛(wèi)星在合成孔徑中心時刻的位置矢量和 場景中心的矢量。
3. 如權(quán)利要求2所述的改進的地球同步軌道SAR頻域成像方法，其特征在于，所述方位 向頻域的二次調(diào)制相位最小時所對應的加速度用方位向頻域的二次調(diào)制相位變化△ Φaz2 取最小時的加速度值表達，其中，
和C2分別表示同一個斜距單元的方位向場景中心點和場景邊緣點的二次頻域 相位。
4. 如權(quán)利要求1~3任意一項所述的改進的地球同步軌道SAR頻域成像方法，其特征 在于，所述方位向頻域的二次調(diào)制相位Φ3Ζ2為
其中，ki(tp) ~k4(tp)分別表示方位向時間為％對應的方位向點目標斜距歷程的各階 系數(shù)；λ為載波波長；4為方位向頻率。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改進的地球同步軌道SAR頻域成像方法。使用本發(fā)明能夠有效實現(xiàn)多普勒調(diào)頻斜率為零處的成像，且聚焦效果良好，同時，在多普勒調(diào)頻斜率不為零處，還可以實現(xiàn)比傳統(tǒng)頻域算法更好的聚焦性能。本發(fā)明通過對地球同步軌道SAR頻域成像方法對沿斜距方向的加速度分量引起的多普勒調(diào)頻斜率進行補償，將原始回波的非線性方位向時頻關(guān)系轉(zhuǎn)換為線性時頻關(guān)系，從而使得后續(xù)操作可以采用SAR頻域成像算法在距離多普勒進行距離徙動校正操作。同時，通過數(shù)值檢索選擇補償最優(yōu)的加速度值來大大減少方位向的空變性，在進行方位向聚焦可以實現(xiàn)更大場景的聚焦。該算法經(jīng)驗證能夠適用于GEO SAR軌道不同位置成像。
【IPC分類】G01S13-90
【公開號】CN104749575
【申請?zhí)枴緾N201510150484
【發(fā)明人】丁澤剛, 曾濤, 舒博正, 龍騰, 尹偉
【申請人】北京理工大學
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年4月1日