[发明专利]星载SAR成像抖动补偿方法、成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，特别涉及一种基于包络校正的星载SAR成像抖动补偿方法。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)是一种全天时、全天候的高分辨率微波遥感成像雷达。在军事侦测、地形侦查、海洋及水文观测、环境及灾害监视、资源勘探以及地壳微变监测等领域，SAR发挥了越来越重要的作用。但是SAR载荷对平台稳定度等方面有较高的要求，很少有使用小卫星平台搭载SAR载荷的案例。

微小卫星搭载SAR载荷可以实现低成本高分辨率成像，在军用和民用领域都有着广阔的发展空间。

理想情况下的SAR成像均是假设平台匀速直线运动，波束固定指向侧向某个角度，然而实际中，由于外界环境和星体机械系统的影响，平台往往存在震颤现象，导致天线指向稳定度不够从而引入运动误差，造成成像质量下降。因而对于发展微小卫星星载SAR技术来说，抖动补偿技术的研究意义重大。

文献“High frequency phase errors in SAR imagery and implications for autofocus”提出将使用成对回波畸变理论分析抖动畸变影响，并将2D PGA算法用于畸变信号的二维补偿，能够有效补偿因为相位畸变导致的成像误差。然而，在微小卫星星载SAR系统中，包络对成像的影响远大于相位影响，包络畸变导致的虚像畸变不可忽略。因此该算法无法实现微小卫星星载SAR的成像补偿。

文献“合成孔径雷达卫星姿态指向稳定度与图像质量关系的研究”和文献“卫星姿态指向抖动与SAR成像质量关系研究”在对SAR的指向抖动模型数学模型分析的基础上，提出了指向抖动通过包络畸变影响成像过程的机理，该分析方法能够适用于微小卫星星载SAR系统。但是文章中没有提出抖动补偿的可用方法。

发明内容

本发明技术方案解决的技术问题是，如何对SAR雷达的指向抖动进行补偿。

为了解决上述技术问题，本发明技术方案提供了一种基于包络校正的星载SAR成像抖动补偿方法，包括：

根据星上传感器收集到的卫星姿态数据，拟合得到成像过程中天线波束中心的实时指向数据；

使用包含抖动的所述指向数据，计算成像区域中特定位置点的第一脉冲幅度历程；

基于所述第一脉冲幅度历程生成该特定位置点的包络补偿滤波器；

根据所述包络补偿滤波器完成所述特定位置点的包络畸变校正。

可选的，所述计算成像区域中特定位置点的第一脉冲幅度历程包括：计算成像区域中每一个位置点的第一脉冲幅度历程；

所述基于所述第一脉冲幅度历程生成该特定位置点的包络补偿滤波器包括：基于每一个位置点对应的第一脉冲幅度历程生成所述位置点对应的包络补偿滤波器；

所述根据所述包络补偿滤波器完成所述特定位置点的包络畸变校正包括：根据每一个位置点对应包络补偿滤波器完成对应位置点的包络畸变校正。

可选的，所述基于包络校正的星载SAR成像抖动补偿方法还包括：

计算成像区域中除所述特定位置点以外的其他位置点的第一脉冲幅度历程；

若所述其他位置点的第一脉冲幅度历程与所述特定位置点的第一脉冲幅度历程接近或相同，则基于所述特定位置点的第一脉冲幅度历程生成所述其他位置点的包络补偿滤波器；

根据所述包络补偿滤波器完成所述其他位置点的包络畸变校正。

可选的，所述基于包络校正的星载SAR成像抖动补偿方法还包括：

计算理想天线指向下的成像区域中特定位置点的第二脉冲幅度历程；

所述基于所述第一脉冲幅度历程生成该特定位置点的包络补偿滤波器包括：将所述第二脉冲幅度历程与第一脉冲幅度历程的结果相除，得到所述特定位置点的包络补偿滤波器。

可选的，所述根据所述包络补偿滤波器完成所述特定位置点的包络畸变校正包括：

将回波数据经过距离向脉冲压缩和距离单元抖动校正处理得到第一处理结果；

将所述第一处理结果位于距离多普勒域，将其进行方位向的一维IFT变换到二维时域，以得到第二处理结果；

将所述第二处理结果与所述包络补偿滤波器相乘，以完成包络校正处理。

为了解决上述技术问题，本发明技术方案提供了一种基于包络校正的星载SAR成像抖动补偿的成像方法，包括：

利用如权利要求1至5任一项所述的基于包络校正的星载SAR成像抖动补偿方法对成像区域中每一个位置点进行包络畸变校正；