專利名稱：一種多基線合成孔徑雷達(dá)三維成像的相位校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雷達(dá)三維成像技術(shù)領(lǐng)域，是一種多基線合成孔徑雷達(dá)三維成像的相位 校正處理方法。
背景技術(shù)：
多基線合成孔徑雷達(dá)(SAR)通過雷達(dá)平臺(tái)在高度方向上的多次重復(fù)飛行，采集得 到了不同視角下對(duì)目標(biāo)沿高度方向的多次采樣，構(gòu)成了高度向合成孔徑，具有高度方向上 的分辨能力。2000年，德國(guó)學(xué)者A. Reigber等人在論文《First Demonstration of Airborne SAR Tomography Using Multibaseline L-Band Data》中對(duì)機(jī)載多基線 SAR 進(jìn)行了三維成 像的數(shù)據(jù)處理，進(jìn)行了多基線SAR三維成像的解析建模，提出了使用譜估計(jì)技術(shù)實(shí)現(xiàn)多基 線SAR三維成像的處理方法。即首先對(duì)每條軌跡采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行二維成像，獲取場(chǎng)景目標(biāo) 距離-方位平面的單視復(fù)圖像，接下來對(duì)各條軌跡得到的圖像序列進(jìn)行配準(zhǔn)，獲取目標(biāo)沿 高度方向的觀測(cè)采樣數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行相位校正去除目標(biāo)高度向合成孔徑數(shù)據(jù)的二次相位變 化，再利用空間譜估計(jì)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)沿高度方向的分辨率成像，并結(jié)合得到的目標(biāo)二維 圖像，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)的三維成像。本文在進(jìn)行三維成像處理所使用的多基線SAR幾何 模型忽略了載機(jī)的平臺(tái)高度，并假定了各軌跡的排列方向?yàn)檠啬繕?biāo)仰角高度方向，如

圖1 所示，因此在三維成像的相位校正處理也進(jìn)行了簡(jiǎn)化，所使用的相位校正因子為
權(quán)利要求
1.一種多基線合成孔徑雷達(dá)三維成像的相位校正方法，是在三維成像數(shù)據(jù)處理中進(jìn)行 相位補(bǔ)償，其特征在于多基線合成孔徑雷達(dá)通過雷達(dá)平臺(tái)的多次重復(fù)飛行，得到對(duì)同一場(chǎng)景在不同高度位置 處的多次平行觀測(cè)；根據(jù)機(jī)載或星載多基線合成孔徑雷達(dá)的成像幾何構(gòu)型，構(gòu)造與參考軌跡觀測(cè)視角和軌 跡排列方向參數(shù)有關(guān)的相位校正因子，并補(bǔ)償軌跡位置移動(dòng)所產(chǎn)生的相位誤差，從而進(jìn)行 帶有相位補(bǔ)償?shù)哪繕?biāo)三維成像處理。
2.如權(quán)利要求1所述的三維成像的相位校正方法，其特征在于包括如下步驟 步驟A 對(duì)每條軌跡采集的原始回波數(shù)據(jù)進(jìn)行二維成像，獲得距離-方位平面的目標(biāo)場(chǎng)景二維圖像；步驟B 對(duì)由各軌跡生成的場(chǎng)景目標(biāo)單視復(fù)圖像序列進(jìn)行配準(zhǔn)； 步驟C 擬合軌跡沿直線的排列方向，計(jì)算真實(shí)軌跡和虛擬軌跡位置之間的距離差，對(duì) 每條軌跡上得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行軌跡位置移動(dòng)的相位補(bǔ)償處理；步驟D 獲得每一個(gè)距離-方位分辨單元內(nèi)，目標(biāo)沿高度方向的觀測(cè)采樣數(shù)據(jù)向量； 步驟E 根據(jù)多基線幾何構(gòu)型構(gòu)造相位校正因子，對(duì)目標(biāo)沿高度方向的觀測(cè)采樣數(shù)據(jù) 進(jìn)行相位校正處理；步驟F 對(duì)經(jīng)過相位校正處理后得到的數(shù)據(jù)向量求取空間譜，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的高程成像； 步驟G 結(jié)合單次飛行獲取的目標(biāo)場(chǎng)景的二維圖像，生成目標(biāo)的三維圖像。
3.如權(quán)利要求2所述的三維成像的相位校正方法，其特征在于所述步驟C中擬合各 條軌跡沿直線的排列方向，并對(duì)每條軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行軌跡位置移動(dòng)的相位補(bǔ)償，包括如下步 驟步驟Cl 由各條軌跡的空間位置，得到各軌跡在y-ζ平面內(nèi)的坐標(biāo)值集合(yi， Z1),..., (yN，zN)；其中，y為地距方向，ζ為垂直高度方向，N為多基線的軌跡數(shù)目；步驟C2 根據(jù)各條軌道在y_z平面內(nèi)的坐標(biāo)位置進(jìn)行直線擬合，擬合出沿一直線方向 的軌跡排列方向，即表示為
4.如權(quán)利要求2所述的三維成像的相位校正方法，其特征在于所述步驟E中由多基 線合成孔徑雷達(dá)幾何構(gòu)型構(gòu)造相位校正因子，并對(duì)目標(biāo)高度向觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行相位校正，包 括如下步驟步驟El 由多基線合成孔徑雷達(dá)的幾何構(gòu)型，將所獲取的多基線數(shù)據(jù)中高度位置最低 的軌跡定義為參考軌跡，該軌跡的波束中心視角為參考視角；步驟E2 由所擬合的各條軌跡在空間中的排列方向，得到基線與水平方向的夾角； 步驟E3 根據(jù)各條軌跡的相對(duì)位置，得到各條軌跡與參考軌跡的相對(duì)基線距； 步驟E4 對(duì)每條軌跡上得到的目標(biāo)場(chǎng)景二維聚焦數(shù)據(jù)進(jìn)行相位校正處理，去除目標(biāo)高 度向采樣數(shù)據(jù)的二次相位，所使用的相位校正因子為
全文摘要
一種多基線合成孔徑雷達(dá)三維成像的相位校正方法，涉及三維成像技術(shù)，它根據(jù)機(jī)載或星載多基線合成孔徑雷達(dá)數(shù)據(jù)獲取成像幾何，得參考軌跡觀測(cè)視角，并由各軌跡空間位置擬合出各軌跡沿直線排列的方向，得多基線模式下基線傾角；在擬合的排列方向上得虛擬軌跡位置，并根據(jù)其與真實(shí)軌跡位置之間距離差，對(duì)每條軌跡獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行軌跡位置移動(dòng)的相位補(bǔ)償；通過信號(hào)建模得與參考視角、基線傾角、相對(duì)基線距離等參數(shù)相關(guān)的相位校正因子；各軌跡獲取的數(shù)據(jù)用該相位因子進(jìn)行相位校正，然后利用空間譜估計(jì)技術(shù)進(jìn)行目標(biāo)高程成像，并利用每條軌跡的目標(biāo)二維圖像，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的三維成像。本發(fā)明能進(jìn)行更精確的相位校正處理，從而有利于實(shí)現(xiàn)高分辨率的三維成像。
文檔編號(hào)G01S7/40GK102053247SQ20091023671
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月28日
發(fā)明者吳一戎, 洪文, 王彥平, 王斌, 譚維賢 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所