地球同步轨道SAR两维奇异值分解成像方法

游 冬, 孙光才, 李亚超, 陈溅来, 邢孟道

(1. 西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室, 陕西 西安 710071;2. 西安电子科技大学信息感知技术协同创新中心, 陕西 西安 710071)

0 引 言

星载合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)不受光照、气候等条件的影响,具有全天时、全天候、高分辨的工作能力。相对于机载SAR,星载SAR在较高的轨道高度运行,具有更长的连续对地观测时间、更大的观测范围。目前在轨的星载SAR系统均为搭载于低轨卫星上的低轨星载SAR系统(low earth orbit SAR, LEO SAR),其轨道高度低,重访周期长。1978年,Tomiyasu率先提出了地球同步轨道合成孔径雷达(geosynchronous SAR, GEO SAR)的概念,随着轨道高度提升至35768km,GEO SAR具有超大的测绘带宽、仅为1天的重访时间、以及超大的全轨覆盖范围。

由于轨道高度极高,GEOSAR具有超长的合成孔径时间,轨道弯曲不可忽略,还需要考虑地球自转的影响[1-2],卫星运动轨迹为复杂的曲线轨迹,同时测绘带宽度增大,带来了严重的二维空变问题[3-6],对系统参数设计[7-10]及性能分析[11-14]和成像算法设计[15-18]等带来了许多问题。针对GEO SAR长合成时间曲线轨迹,文献[19-22]推导了高阶近似的斜距模型,采用级数反演(method of series reversion, MSR)方法求解了点目标回波二维频谱,其中文献[21-22]在成像过程中没有考虑空变性的影响,仅利用场景中心参考点构造了匹配函数。文献[23]提出了一种在距离频域-方位时域进行二维插值校正距离和方位耦合的方法,并通过非均匀快速傅里叶变换(nonuniform fast fourier transform, NUFFT)来降低计算复杂度。文献[24]针对长合成时间大方位场景方位空变严重的问题,提出了一种级联的SVD -NCS方法校正方位空变。……