一種基于后向投影算法的干涉sar動基線處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于后向投影算法的干涉SAR動基線處理方法，它是將BP算法引入了干涉SAR成像中，針對實際干涉合成孔徑雷達成像中，等效基線在平臺運動過程中是時變的，在BP成像過程中分別參考主天線運動軌跡與輔天線運動軌跡，即主天線方位聚焦時補償主天線多普勒相位，輔天線方位聚焦時補償輔天線多普勒相位，最終消除了基線的時變性，利用固定基線反演目標高程。采用本發(fā)明方法在消除了基線時變性的同時，去除了平地效應，很好地解決了干涉合成孔徑雷達成像中的動基線問題，大幅度提升高程反演精度。
【專利說明】—種基于后向投影算法的干涉SAR動基線處理方法
【技術領域】
[0001]本技術發(fā)明屬于雷達【技術領域】，它特別涉及了合成孔徑雷達(SAR)成像【技術領域】?！颈尘凹夹g】
[0002]干涉合成孔徑雷達(InSAR)是一種能后實現(xiàn)地面高分辨率、高精度三維測繪的重要的遙感技術，是微波傳感器中發(fā)展最為迅速和最有效的傳感器之一。干涉合成孔徑雷達在軍事、國民經(jīng)濟建設和科學研究中有著極其廣泛的應用。
[0003]在干涉合成孔徑雷達成像技術中，基線精度是影響高程反演精度的主要因素之一。由于飛機運動平臺不穩(wěn)定，氣流等因素的影響，飛機姿態(tài)及航線會產(chǎn)生變化，導致等效基線在平臺運動過程中是時變的。在傳統(tǒng)干涉SAR處理中未考慮該問題，而是利用一個固定的基線參數(shù)實現(xiàn)高程反演，必然導致高程反演精度大大下降。在非理想運動軌跡下，傳統(tǒng)RD算法無法解決等效基線變化問題，而后向投影算法(Back projection,簡稱BP)不僅保相精度聞，而且為獲得精確的等效基線提供了可能。

【發(fā)明內容】

[0004]為了解決基線抖動造成的干涉圖質量下降，高精度基線獲取等問題，本發(fā)明提供了一種基于后向投影算法的干涉SAR動基線處理方法，它是在后向投影算法中通過相位補償?shù)姆椒ㄔ谙嘶€時變性的同時，去除了平地效應，很好的解決了干涉合成孔徑雷達成像中的動基線問題，大幅度提升高程反演精度。
[0005]為了方便描述本發(fā)明的內容，首先作以下術語定義:
[0006]定義1、干涉合成孔徑雷達(InSAR)
[0007]干涉合成孔徑雷達(InSAR)是在SAR基礎上發(fā)展起來的一種干涉測量技術，它通過對多個接受天線觀測得到的回波數(shù)據(jù)進行干涉處理，獲得地面高程圖。
[0008]定義2、干涉合成孔徑雷達主天線、輔天線:
[0009]干涉合成孔徑雷達的主天線為即發(fā)射又接收的一個天線，而輔天線為只接收不發(fā)射的一個天線。
[0010]定義3、合成孔徑雷達標準距離壓縮方法
[0011]合成孔徑雷達標準距離壓縮方法是指利用合成孔徑雷達發(fā)射參數(shù)，采用以下公式生成參考信號，并采用匹配濾波技術對合成孔徑雷達的距離向信號進行濾波的過程。
【權利要求】
1.一種基于后向投影算法的干涉SAR動基線處理方法，其特征是它包括以下步驟: 步驟1、初始化動基線干涉合成孔徑雷達成像系統(tǒng)參數(shù): 初始化成像系統(tǒng)參數(shù)包括:平臺速度矢量，記做;T干臺主天線初始位置矢量記做Pm干臺輔天線初始位置矢量記做f，場景中心位置矢量記做a —個合成孔徑時間內橫滾角度記做a (n) = [a i，α2，...，αΝ]，其中η = 1......N，η為合成孔徑時間內的方位時刻，αI為合成孔徑時間內第I個方位時刻的橫滾角度數(shù)，α 2為合成孔徑時間內第2個方位時刻的橫滾角度數(shù)，α N為合成孔徑時間內第N個方位時刻的橫滾角度數(shù)，N為一個散射點pω合成孔徑內方位時刻的個數(shù)；一個合成孔徑時間內偏航角度記做α’(η)=[α、α’2，...，α’Ν]，其中η= I……N，η為合成孔徑時間內的方位時刻，α ’ i為合成孔徑時間內第I個方位時刻的偏航角度數(shù)，α ’2為合成孔徑時間內第2個方位時刻的偏航角度數(shù)，α’Ν為合成孔徑時間內第N個方位時刻的偏航角度數(shù)，N為一個散射點P,,合成孔徑內方位時刻的個數(shù)；雷達載波頻率，記做&，基線長度，記做J，雷達發(fā)射基帶信號的信號帶寬，記做B，雷達發(fā)射信號脈沖寬度，記做Τρ，雷達接收系統(tǒng)的采樣頻率，記做f。，雷達系統(tǒng)的脈沖重復頻率，記做PRF，天線長度，記做D，雷達的合成孔徑長度，記做L，雷達主、輔天線回波數(shù)據(jù)分別記做D1、D2;上述參數(shù)均為干涉合成孔徑雷達系統(tǒng)的標準參數(shù)，其中，雷達載波頻率&，基線長度J，雷達發(fā)射基帶信號的信號帶寬B，雷達發(fā)射信號脈沖寬度Tp，雷達接收系統(tǒng)的采樣頻率f。，天線長度D，雷達的合成孔徑長度L，雷達系統(tǒng)的脈沖重復頻率PRF干涉合成孔徑雷達設計過程中已經(jīng)確定；其中，平臺速度矢量P，平臺初始位置矢量P0場景中心位置矢量3 —個合成孔徑時間內每一方位向時刻抖動角度α (η)=[a i, α a.....α J，α ’ (η) = [ α ' 1； α ’ 2,...，α ’ Ν]，其中 η = 1......N,雷達主、輔天線回波數(shù)據(jù)/) D2在干涉合成孔徑雷達觀測方案設計中已經(jīng)確定；根據(jù)干涉合成孔徑雷達系統(tǒng)方案和干涉合成孔徑雷達觀測方案，動基線干涉合成孔徑雷達快速成像方法需要的初始化成像系統(tǒng)參數(shù)均為已知； 步驟2、回波數(shù)據(jù)距離壓縮: 采用傳統(tǒng)合成孔徑雷達標準距離壓縮方法對步驟I中的合成孔徑雷達主、輔天線回波數(shù)據(jù)D1、D2進行距離壓縮，得到距離壓縮后的主、輔天線合成孔徑雷達數(shù)據(jù)，記做Ii1、I 步驟3、計算主、輔天線距離史: 對成像場景中的一個散射點匕，選取合成孔徑時間內的一個方位時刻n，根據(jù)主天線位置[X，y, z]和點目標位置[X’，y’，z’ ]，其中X為主天線的距離向坐標值，y為主天線的方位向坐標值，z為主天線的高度向坐標值，X’為點目標的距離向坐標值，y’為點目標的方位向坐標值，z’為點目標的高度向坐標值，得到主天線距離史其中!咖人、表示主天線在方位時刻η到散射點Pea的距離； 對成像場景中的一個散射點匕，選取合成孔徑時間內的一個方位時刻η，根據(jù)主天線位置[x，y，z]、輔天線位置[Xl，yi，Zl]和點目標位置[x’，y’，z’]，其中X為主天線的距離向坐標值，y為主天線的方位向坐標值，z為主天線的高度向坐標值，其中X1為輔天線的距離向坐標值，Y1為輔天線的方位向坐標值，Z1為輔天線的高度向坐標值，X’為點目標的距離向坐標值，?為點目標的方位向坐標值，z’為點目標的高度向坐標值，得到輔天線距離史
【文檔編號】G01S13/90GK103454633SQ201310293561
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年7月12日 優(yōu)先權日:2013年7月12日
【發(fā)明者】張曉玲, 師同彥, 郝偉 申請人:電子科技大學