一種雙基合成孔徑雷達(dá)成像方法和裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種雙基合成孔徑雷達(dá)(BiSAR)成像方法，對回波數(shù)據(jù)進(jìn)行距離向壓縮，確定距離向壓縮的數(shù)據(jù)，所述距離向壓縮數(shù)據(jù)作為第一待分解數(shù)據(jù)用于第一次分解；從n為1起重復(fù)執(zhí)行下述操作，每次n加1，直至n達(dá)到N：對第n待分解數(shù)據(jù)進(jìn)行升采樣處理，對升采樣后的數(shù)據(jù)進(jìn)行第n次分解，確定參考點到合成前后子孔徑的斜距依賴關(guān)系，根據(jù)所述斜距依賴關(guān)系，對第n次分解得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行第n次方位向合成處理，得到第n方位向合成數(shù)據(jù)，所述第n方位向合成數(shù)據(jù)作為第n+1待分解數(shù)據(jù)用于第n+1次分解；其中，N為大于1的正整數(shù)；對第N方位向合成數(shù)據(jù)采用后向投影(BP)算法進(jìn)行方位向聚焦，得到聚焦圖像。本發(fā)明專利技術(shù)還同時公開了一種基于BiSAR成像裝置。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種雙基合成孔徑雷達(dá)成像方法和裝置
本專利技術(shù)涉及合成孔徑雷達(dá)(SyntheticApertureRadar，SAR)技術(shù)，尤其涉及一種雙基合成孔徑雷達(dá)(BistaticSyntheticApertureRadar，BiSAR)成像方法和裝置。
技術(shù)介紹
BiSAR是一種接收機(jī)和發(fā)射機(jī)處于不同工作平臺的SAR成像體制，在接收機(jī)系統(tǒng)和發(fā)射機(jī)系統(tǒng)之間存在一定的空間基線。由于收發(fā)分置，BiSAR系統(tǒng)具備傳統(tǒng)單基SAR不具備的優(yōu)勢：首先，收發(fā)系統(tǒng)分離，可以以較低的硬件費用實現(xiàn)“一發(fā)多收”的配置；其次，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)搭載的平臺多樣，構(gòu)成不同的雙基成像系統(tǒng)，比如：以在軌的星載SAR作為發(fā)射源，以機(jī)載平臺構(gòu)成接收系統(tǒng)形成星-機(jī)BiSAR系統(tǒng)；將接收機(jī)置于固定位置構(gòu)成星-地一站固定式BiSAR系統(tǒng)。此外，雙星編隊也可組成BiSAR系統(tǒng)，比如目前在軌的德國TanDEM-X系統(tǒng)，以雙星編隊獲取全球高精度的數(shù)字高程信息；第三，由于雙基系統(tǒng)的基線配置靈活，同時避免了單基SAR系統(tǒng)在進(jìn)行干涉處理時的時間去相干和大氣效應(yīng)問題，能夠得到比單基SAR系統(tǒng)更好的干涉反演結(jié)果。BiSAR的成像模式可以分成以下三種：(1)方位移變BiSAR模式(AzimuthVariantBiSAR，AZBiSAR)，該模式中收發(fā)平臺以不同的速度矢量運行，例如星-機(jī)BiSAR模式；(2)方位移不變BiSAR模式，該模式中收發(fā)平臺以相同的速度矢量運行，例如雙機(jī)載平飛模式；(3)一站固定式BiSAR模式，該模式中發(fā)射機(jī)或者接收機(jī)一方處于固定空間位置，例如：星地一站固定BiSAR和機(jī)地一站固定BiSAR模式。針對BiSAR數(shù)據(jù)聚焦的算法，包括時域成像算法、頻域成像算法，其中，時域成像法適用于上述三種BiSAR模式，也具有最佳的聚焦質(zhì)量；但是，與頻域成像算法，如距離多普勒算法(RangeDopplerAlgorithm，RDA)和非線性變標(biāo)(NonlinearChirpScalingAlgorithm，NLCSA)相比，時域成像算法的時間復(fù)雜度高、聚焦過程耗時較長；而頻域成像算法不能適應(yīng)上述三種BiSAR模式。因此，利用現(xiàn)有的計算機(jī)硬件，從算法層面開發(fā)時域聚焦算法的快速版本，實現(xiàn)BiSAR數(shù)據(jù)的快速高精度聚焦是十分必要的。
技術(shù)實現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)實施例期望提供一種BiSAR成像方法和裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對BiSAR數(shù)據(jù)的快速精準(zhǔn)聚焦。為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：本專利技術(shù)實施例提供一種BiSAR成像方法，所述方法包括：對回波數(shù)據(jù)進(jìn)行距離向壓縮，確定距離向壓縮的數(shù)據(jù)，所述距離向壓縮數(shù)據(jù)作為第一待分解數(shù)據(jù)用于第一次分解；從n為1起重復(fù)執(zhí)行下述操作，每次n加1，直至n達(dá)到N：對第n待分解數(shù)據(jù)進(jìn)行升采樣處理，對升采樣后的數(shù)據(jù)進(jìn)行第n次分解，確定參考點到合成前后子孔徑的斜距依賴關(guān)系，根據(jù)所述斜距依賴關(guān)系，對第n次分解得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行第n次方位向合成處理，得到第n方位向合成數(shù)據(jù)，所述第n方位向合成數(shù)據(jù)作為第n+1待分解數(shù)據(jù)用于第n+1次分解；其中，N為大于1的正整數(shù)；對第N方位向合成數(shù)據(jù)采用后向投影(BackProjection，BP)算法進(jìn)行方位向聚焦，得到聚焦圖像。上述方案中，所述對回波數(shù)據(jù)進(jìn)行距離向壓縮，確定距離向壓縮的數(shù)據(jù)，包括：當(dāng)回波數(shù)據(jù)是方位移不變BiSAR數(shù)據(jù)時，對回波數(shù)據(jù)先進(jìn)行傅里葉正變換，再乘以頻域匹配濾波函數(shù)，之后進(jìn)行傅里葉逆變換，得到距離向壓縮的數(shù)據(jù)；當(dāng)回波數(shù)據(jù)是一站固定式BiSAR數(shù)據(jù)時，先對回波數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉正變換，再和地面接收機(jī)的同步天線接收的衛(wèi)星發(fā)射數(shù)據(jù)的共軛傅里葉變換進(jìn)行頻域相乘，最后進(jìn)行傅里葉逆變換，得到距離向壓縮的數(shù)據(jù)。上述方案中，所述對第n待分解數(shù)據(jù)進(jìn)行升采樣處理，包括：對第n待分解數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉變換(FFT)，并通過補(bǔ)零實現(xiàn)升采樣處理。上述方案中，所述對升采樣后的數(shù)據(jù)進(jìn)行第n次分解，包括：按照預(yù)設(shè)的第n個子孔徑分解級數(shù)對升采樣后的數(shù)據(jù)進(jìn)行第n次分解，得到一級以上的子孔徑數(shù)據(jù)，并確定各級子孔徑數(shù)據(jù)中的子孔徑數(shù)量。上述方案中，所述確定參考點到合成前后子孔徑的斜距依賴關(guān)系，包括：針對一站固定式BiSAR，根據(jù)參考點到合成前后子孔徑的斜距、參考點到接收機(jī)的斜距、光速、以及參考點的坐標(biāo)，確定參考點到合成前后子孔徑的時延，所述時延為參考點到合成前后子孔徑的斜距依賴關(guān)系；或者，針對方位移不變BiSAR，根據(jù)參考點到合成前后子孔徑的斜距、光速，確定參考點到合成前后子孔徑的時延，所述時延為參考點到合成前后子孔徑的斜距依賴關(guān)系。上述方案中，所述根據(jù)所述斜距依賴關(guān)系，對第n次分解得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行第n次方位向合成處理，得到第n方位向合成數(shù)據(jù)，包括：根據(jù)所述參考點到合成前后子孔徑的斜距依賴關(guān)系，從第n次分解得到的一級以上的子孔徑數(shù)據(jù)中選取需要合成的子孔徑數(shù)據(jù)進(jìn)行方位向合成，得到方位向合成數(shù)據(jù)。上述方案中，所述對所述第N方位向合成數(shù)據(jù)采用BP算法進(jìn)行方位向聚焦，得到聚焦圖像，包括：采用多線程的方式，通過BP時域成像算法對第N方位向合成數(shù)據(jù)進(jìn)行聚焦，得到聚焦后的BiSAR圖像。本專利技術(shù)實施例提供一種BiSAR成像裝置，所述裝置包括：距離向壓縮模塊，用于對回波數(shù)據(jù)進(jìn)行距離向壓縮，確定距離向壓縮的數(shù)據(jù)，所述距離向壓縮數(shù)據(jù)作為第一待分解數(shù)據(jù)用于第一次分解；方位向合成模塊，用于從n為1起重復(fù)執(zhí)行下述操作，每次n加1，直至n達(dá)到N：對第n待分解數(shù)據(jù)進(jìn)行升采樣處理，對升采樣后的數(shù)據(jù)進(jìn)行第n次分解，確定參考點到合成前后子孔徑的斜距依賴關(guān)系，根據(jù)所述斜距依賴關(guān)系，對第n次分解得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行第n次方位向合成處理，得到第n方位向合成數(shù)據(jù)，所述第n方位向合成數(shù)據(jù)作為第n+1待分解數(shù)據(jù)用于第n+1次分解；方位向聚焦模塊，用于對第N方位向合成數(shù)據(jù)采用BP算法進(jìn)行方位向聚焦，得到聚焦圖像。上述方案中，所述距離向壓縮模塊，具體用于當(dāng)回波數(shù)據(jù)是方位移不變BiSAR數(shù)據(jù)時，對回波數(shù)據(jù)先進(jìn)行傅里葉正變換，再乘以頻域匹配濾波函數(shù)，之后進(jìn)行傅里葉逆變換，得到距離向壓縮的數(shù)據(jù)；或者，當(dāng)回波數(shù)據(jù)是一站固定式BiSAR數(shù)據(jù)時，先對回波數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉正變換，再和地面接收機(jī)的同步天線接收的衛(wèi)星發(fā)射數(shù)據(jù)的共軛傅里葉變換進(jìn)行頻域相乘，最后進(jìn)行傅里葉逆變換，得到距離向壓縮的數(shù)據(jù)。上述方案中，所述方位向合成模塊，具體用于對第n待分解數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT，并通過補(bǔ)零實現(xiàn)升采樣處理，按照預(yù)設(shè)的第n個子孔徑分解級數(shù)對升采樣后的數(shù)據(jù)進(jìn)行第n次分解，得到一級以上的子孔徑數(shù)據(jù)，并確定各級子孔徑數(shù)據(jù)中的子孔徑數(shù)量。上述方案中，所述方位向合成模塊，具體還用于針對一站固定式BiSAR，根據(jù)參考點到合成前后子孔徑的斜距、參考點到接收機(jī)的斜距、光速、以及參考點的坐標(biāo)，確定參考點到合成前后子孔徑的時延，所述時延為參考點到合成前后子孔徑的斜距依賴關(guān)系；或者，針對方位移不變BiSAR，根據(jù)參考點到合成前后子孔徑的斜距、光速，確定參考點到合成前后子孔徑的時延，所述時延為參考點到合成前后子孔徑的斜距依賴關(guān)系。上述方案中，所述方向位合成模塊，具體用于根據(jù)所述參考點到合成前后子孔徑的斜距依賴關(guān)系，從第n次分解得到的一級以上的子孔徑數(shù)據(jù)中選取需要合成的子孔徑數(shù)據(jù)進(jìn)行方位向合成，得到方位向合成數(shù)據(jù)。上述方案中，所述方向位聚焦模塊，具體用于采用多線本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種雙基合成孔徑雷達(dá)BiSAR成像方法，其特征在于，所述方法包括：對回波數(shù)據(jù)進(jìn)行距離向壓縮，確定距離向壓縮的數(shù)據(jù)，所述距離向壓縮數(shù)據(jù)作為第一待分解數(shù)據(jù)用于第一次分解；從n為1起重復(fù)執(zhí)行下述操作，每次n加1，直至n達(dá)到N：對第n待分解數(shù)據(jù)進(jìn)行升采樣處理，對升采樣后的數(shù)據(jù)進(jìn)行第n次分解，確定參考點到合成前后子孔徑的斜距依賴關(guān)系，根據(jù)所述斜距依賴關(guān)系，對第n次分解得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行第n次方位向合成處理，得到第n方位向合成數(shù)據(jù)，所述第n方位向合成數(shù)據(jù)作為第n+1待分解數(shù)據(jù)用于第n+1次分解；其中，N為大于1的正整數(shù)；對第N方位向合成數(shù)據(jù)采用后向投影BP算法進(jìn)行方位向聚焦，得到聚焦圖像。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種雙基合成孔徑雷達(dá)BiSAR成像方法，其特征在于，所述方法包括：對回波數(shù)據(jù)進(jìn)行距離向壓縮，確定距離向壓縮的數(shù)據(jù)，所述距離向壓縮數(shù)據(jù)作為第一待分解數(shù)據(jù)用于第一次分解；從n為1起重復(fù)執(zhí)行下述操作，每次n加1，直至n達(dá)到N：對第n待分解數(shù)據(jù)進(jìn)行升采樣處理，對升采樣后的數(shù)據(jù)進(jìn)行第n次分解，確定參考點到合成前后子孔徑的斜距依賴關(guān)系，根據(jù)所述斜距依賴關(guān)系，對第n次分解得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行第n次方位向合成處理，得到第n方位向合成數(shù)據(jù)，所述第n方位向合成數(shù)據(jù)作為第n+1待分解數(shù)據(jù)用于第n+1次分解；其中，N為大于1的正整數(shù)；對第N方位向合成數(shù)據(jù)采用后向投影BP算法進(jìn)行方位向聚焦，得到聚焦圖像。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對回波數(shù)據(jù)進(jìn)行距離向壓縮，確定距離向壓縮的數(shù)據(jù)，包括：當(dāng)回波數(shù)據(jù)是方位移不變BiSAR數(shù)據(jù)時，對回波數(shù)據(jù)先進(jìn)行傅里葉正變換，再乘以頻域匹配濾波函數(shù)，之后進(jìn)行傅里葉逆變換，得到距離向壓縮的數(shù)據(jù)；當(dāng)回波數(shù)據(jù)是一站固定式BiSAR數(shù)據(jù)時，先對回波數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉正變換，再和地面接收機(jī)的同步天線接收的衛(wèi)星發(fā)射數(shù)據(jù)的共軛傅里葉變換進(jìn)行頻域相乘，最后進(jìn)行傅里葉逆變換，得到距離向壓縮的數(shù)據(jù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對第n待分解數(shù)據(jù)進(jìn)行升采樣處理，包括：對第n待分解數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉變換FFT，并通過補(bǔ)零實現(xiàn)升采樣處理。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對升采樣后的數(shù)據(jù)進(jìn)行第n次分解，包括：按照預(yù)設(shè)的第n個子孔徑分解級數(shù)對升采樣后的數(shù)據(jù)進(jìn)行第n次分解，得到一級以上的子孔徑數(shù)據(jù)，并確定各級子孔徑數(shù)據(jù)中的子孔徑數(shù)量。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定參考點到合成前后子孔徑的斜距依賴關(guān)系，包括：針對一站固定式BiSAR，根據(jù)參考點到合成前后子孔徑的斜距、參考點到接收機(jī)的斜距、光速、以及參考點的坐標(biāo)，確定參考點到合成前后子孔徑的時延，所述時延為參考點到合成前后子孔徑的斜距依賴關(guān)系；或者，針對方位移不變BiSAR，根據(jù)參考點到合成前后子孔徑的斜距、光速，確定參考點到合成前后子孔徑的時延，所述時延為參考點到合成前后子孔徑的斜距依賴關(guān)系。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述斜距依賴關(guān)系，對第n次分解得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行第n次方位向合成處理，得到第n方位向合成數(shù)據(jù)，包括：根據(jù)所述參考點到合成前后子孔徑的斜距依賴關(guān)系，從第n次分解得到的一級以上的子孔徑數(shù)據(jù)中選取需要合成的子孔徑數(shù)據(jù)進(jìn)行方位向合成，得到方位向合成數(shù)據(jù)。7.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的方法，其特征在于，所述對所述第N方位向合成數(shù)據(jù)采用BP算法進(jìn)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張衡，鄧云凱，王宇，唐江文，王吉利，李寧，周春暉，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院電子學(xué)研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：北京,11