[发明专利]基于高阶多项式距离方程的同步轨道SAR成像方法

摘要

一种基于高阶多项式距离方程的同步轨道SAR成像方法。其实现过程为：1.建立同步轨道SAR高阶多项式距离方程式；2.求解卡尔丹方程，推导出同步轨道SAR回波信号二维频谱的精确解析表达式；3.构造二维频域补偿函数，在二维频域完成场景中心点匹配处理；4.距离IFFT处理，对完成中心点匹配的结果进行距离IFFT处理，将其从二维频域变换到距离-多普勒域；5.构造随距离空变的误差相位，在距离-多普勒域补偿距离空变相位；6.方位向IFFT处理得到聚焦后的同步轨道SAR图像。本发明中所有操作都由快速傅里叶变换和相位点乘完成，具有较高的效率，适合工程实现，并且二维频谱为精确解析解可以实现全孔径高分辨成像。

主权项

一种基于高阶多项式距离方程的同步轨道SAR成像方法，包括如下步骤：(1)建立斜距表达式：利用同步卫星轨道方程建立星地斜距的两点距离公式，对该距离公式进行高阶泰勒展开得到同步轨道SAR高阶多项式距离方程： R ( t m ) = R 0 + k 1 t m + k 2 t m 2 + k 3 t m 3 + k 4 t m 4 其中，R0为参考距离，tm为慢时间，k1tm为距离走动项，k2tm为距离弯曲项，k3tm，k4tm为高阶相位项；(2)推导二维频谱表达式2a)对同步轨道SAR回波数据进行距离傅立叶变换；2b)基于步骤(1)中高阶多项式距离方程求解卡尔丹方程得到方位傅立叶变换的驻相点的解析解，代入方位傅立叶变换的相位项中，从而得到同步轨道SAR回波数据二维频谱的解析表达式；(3)场景中心点匹配3a)对二维频谱的解析表达式取共轭得到二维频域补偿函数；3b)对同步轨道SAR回波信号进行二维FFT处理，将其变换到二维频域，得到二维频域的回波数据；3c)将二维频域补偿函数与变换到二维频域的回波数据相乘实现场景中心点匹配；(4)距离IFFT处理：对完成中心点匹配的结果进行距离IFFT处理，将其从二维频域变换到距离‑多普勒域；(5)补偿距离空变相位5a)求解相位差：对步骤(2)中的方位傅立叶变换的相位项和卡尔丹方程的系数进行近似处理后，求解近似处理后的卡尔丹方程得到方位傅立叶变换的驻相点的解析解，将其代入近似处理后的方位傅立叶变换的相位项中，从而得到沿距离空变的相位误差；5b)将沿距离空变的相位误差取共轭后与变换到距离‑多普勒域的信号相乘，实现空变相位误差的补偿；(6)方位向IFFT处理：对完成距离空变相位补偿的信号进行方位向IFFT处理，实现同步轨道SAR的聚焦成像。