本发明专利技术消除海面合成孔径雷达成像中时变模糊效应的方法：
用常规SAR成像算法对海面SAR回波初成像，获得带有时变模糊
效应的SAR海面图像；用波浪谱反演算，在SAR海面图像中估计
波浪主分量的方位向波数ε0和距离向波数η0；根据海面波浪色散
关系计算SAR平台方位向速度修正量1/2 g ε0(ε02+η02)-3/4和距离向
速度的修正量1/2 g η0(ε02+η02)-3/4，根据方位向和距离向修正量构
造修正后的匹配滤波器；用修正后的匹配滤波器对海面回波匹配
滤波，完成SAR成像，消除时变模糊效应。本发明专利技术利用海浪振动
频率与波数的色散关系，对SAR的方位向匹配滤波器修正，消除
因为海面随机时变特性带来的SAR图像模糊效应，提高SAR海洋
图像的清晰度，从SAR图像中获取和反演更高精度的海洋信息。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于遥感
，涉及消除海面合成孔径雷达成像 中时变模糊效应的方法。
技术介绍
合成孔径雷达(SAR)是一种重要的海洋遥感手段，相比其 他遥感手段，SAR具有全天时、全天候、分辨率高的优势。SAR 已经在海洋领域得到了很多成功的应用，从SAR图像中可以获取 很多的海洋信息，例如反演海浪、海流、风场、内波甚至海底地 形等，世界上第一颗SAR卫星一SeaSAT就是针对海洋应用的卫 星。海面的微波散射主要是Bmgg散射效应海面的微波散射主 要取决于海面上某种特定尺度的波的波幅，该波的传播方向与电 波入射面平行，其波长满足其中A为电磁波长，^为Bragg波波长，e为雷达入射角。海面后向散射为o 。 = 8;rA: 4 cos 4昨(6 )2『(>6 ) (2)其中A为电磁波波数，^为Bragg波数，『(&)为Bragg波浪p ////极化,g2(1 + sin2^ vv极化(S COS P + J海面上的各种现象主要都是通过改变Bragg散射来反映到 SAR图像上，这其中主要分为三种调制效应1. 倾斜调制大尺度波浪通过改变海面的倾角从而改变电 磁波入射角，从而改变海面后向散射。2. 流体力学调制海面流场不均匀会导致海面出现幅聚、幅散现象，在幅聚的区域Bragg波谱会增大，而幅散的地方Bragg 波谱会减小，从而改变后向散射。3. 聚束调制动目标在SAR图像中会产生方位向位移，其位 移量与目标径向速度成正比。这样方位向传播的大尺度波会造成 海面径向速度的不均匀，从而导致图像聚合和发散，从而导致图 像的亮暗纹理。倾斜调制和流体力学调制是海洋微波遥感(包括散射计、实 孔径雷达、SAR等遥感手段)的基本机理，这两种调制效应对电 磁波入射方向传播的波比较敏感而对方位向传播的波不敏感，这 两种调制作用可以看成是线性的；而聚束调制则是SAR特有的调 制效应，它对方位向传播的波比较敏感，正是由于这个特有的调 制使得SAR在反演海浪谱等海洋应用中有不可替代的作用。SAR成像原理要求目标在合成孔径时间内散射系数保持不 变，但是海面是动态时变的，其时变周期与合成孔径时间相当，5甚至更小，这样就会造成时变模糊特性，因此用常规的SAR成像 方法难以获取清晰的海面图像，使得一些细致的海洋信息难以获 取。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术的目的是获取清晰的海面 图像，为此本专利技术提供一种消除海面合成孔径雷达成像中时变模 糊效应的方法。为了所述目的，本专利技术消除海面合成孔径雷达成像中时变模 糊效应的方法的技术方案如下步骤l:采用常规SAR成像方法对海面SAR回波进行初成像， 获得带有时变模糊效应的海面SAR图像；步骤2:采用波浪谱反演算法，在SAR海面图像中估计波浪主分量的方位向s。和距离向波数7。；步骤3:根据海面波浪色散关系计算SAR平台方位向速度修正量f V(2 + 。2)4和距离向速度修正量务V^7。(2步骤4:根据方位向和距离向速度修正量构造修正后的匹配滤 波器；步骤5:用修正后的匹配滤波器对海面SAR回波信号波进行匹 配滤波，完成去除时变模糊效应的SAR海面成像。 所述的构造方位向匹配滤波器g'(x,。为<formula>formula see original document page 7</formula>式中X表示方位向坐标，r表示斜距坐标，/ = V=T，义为电磁波 长，c为距离块内中心斜距，v为SAR平台速度，g为重力加速度。 所述修正匹配滤波器在物理意义上是将所述SAR平台的方位向速度由v修正为v +务v^^。G。2 +/7。2)—I SAR平台的径向速度由0修正为^VT7。G。2 + 。2)J。本专利技术巧妙利用了海浪振动频率与波数的色散关系，对SAR 的方位向匹配滤波器进行修正，在相当程度上可以消除因为海面 随机时变特性带来的SAR图像模糊效应，提高了海洋SAR图像 的清晰度，从而能从SAR图像中获取和反演更高精度的海洋信附图说明图l是本专利技术的流程图，也是摘要附图。具体实施例方式下面结合附图详细说明本专利技术技术方案中所涉及的各个细节 问题。应指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本专利技术的理解， 而对其不起任何限定作用。在本专利技术中提出一种算法，可以去除海面时变模糊效应的 SAR数据处理方法的步骤如下1、 将海面SAR回波信号输入常规算法程序，按常规成像方法 对海面SAR回波信号进行初成像，获得带有时变模糊效应的海面 SAR图像；在本专利技术中，采用matlab语言编写了常规SAR成像的 CS算法程序对海面SAR回波进行成像，获取了有时变模糊效应的 海面SAR图像。2、 采用目前成熟的波浪谱反演算法，在SAR海面图像中估计 波浪主分量的方位向^和距离向波数/7。。在本专利技术中，采用matlab 语言编写了国际上较成熟的Hasselmann波浪谱反演算法程序，从 海面SAR图像中反演了波浪谱，估算了波浪主分量的方位向和距 离向波束。3、 根据海面波浪色散关系计算SAR平台方位向速度修正量会V^。(fX)—l和距离向速度修正量；^a/^7。(2 + 7。2)—+，其中g为重力加速度；4、 利用方位向速度修正量和距离向速度修正量，根据公式一_/2瓜2, 1 — 、 3、2， 一 、3义~1 + 一如。(￡o2 + W )1 ) - 一V^77。(￡o2 + W )1 x ' 2v2v构造修正后的方位向匹配滤波器g'(x,r);5、将海面SAR回波信号输入修正算法程序，用修正后的方位 向匹配滤波器对海面SAR回波进行成像，消除海面SAR图像的时 变模糊效应。在本专利技术中采用matlab语言，按照修正的方位向滤 波器，编写了修正后的CS成像算法程序，对海面SAR回波重新成 像，得到了消除时变模糊效应的海面SAR图像。其流程图如图l所示。根据上面叙述，下面对本专利技术进行详细的说明分析 首先，海面SAR回波可以写成如下形式-<formula>formula see original document page 9</formula>(4)其中y Oc,。f)为海面时变后向散射系数，x表示方位向坐标， r表示斜距坐标；x',,分别表示SAR平台位置的方位和斜距采 样坐标，t为时间，y-V^T， 5为冲击函数。p(T)为发射脉冲 的调制形式，c为光速，i (x,;c'，O为目标位置到SAR平台的斜距， 义为电磁波长，v为SAR平台方位向速度。斜距/ (x乂。可以近似为<formula>formula see original document page 9</formula>(5)在一个脉冲时间内，海面可以近似为不动，所以对海面距离 向压縮等同于对静止目标距离向压缩，这样距离向压缩后海面回波为 s(x',r')= jJ血tW/ ;K(x,r力sin —f[r' 一 i (x，x',r)]<formula>formula see original document page 9</formula>(6)其中A为斜距分辨率。将距离向进行分块，使得每个距离块内满足<formula>formula 本文档来自技高网...
【技术保护点】
消除海面合成孔径雷达成像中时变模糊效应的方法，包括如下步骤： 步骤１：采用常规成像算法对海面ＳＡＲ回波信号进行初成像，获得带有时变模糊效应的ＳＡＲ海面图像； 步骤２：采用波浪谱反演算法，在ＳＡＲ海面图像中估计波浪主分量的方位向ε↓［０］和距离向波数η↓［０］； 步骤３：根据海面波浪色散关系计算ＳＡＲ平台方位向速度修正量１／２√ｇε↓［０］（ε↓［０］↑［２］＋η↓［０］↑［２］）↑［－３／４］和距离向速度修正量１／２√ｇη↓［０］（ε↓［０］↑［２］＋η↓［０］↑［２］）↑［－３／４］，其中ｇ为重力加速度； 步骤４：根据方位向速度修正量和距离向速度修正量构造修正后的匹配滤波器； 步骤５：用修正后的匹配滤波器对海面ＳＡＲ回波信号进行匹配滤波，完成去除时变模糊效应的ＳＡＲ海面成像。
【技术特征摘要】
1、消除海面合成孔径雷达成像中时变模糊效应的方法，包括如下步骤步骤1采用常规成像算法对海面SAR回波信号进行初成像，获得带有时变模糊效应的SAR海面图像；步骤2采用波浪谱反演算法，在SAR海面图像中估计波浪主分量的方位向ε0和距离向波数η0；步骤3根据海面波浪色散关系计算SAR平台方位向速度修正量<maths id=math0001 num=0001 ><math><![CDATA[ <mrow><mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn></mfrac><msqrt> <mi>g</mi></msqrt><msub> <mi>ϵ</mi> <mn>0</mn></msub><msup> <mrow><mo>(</mo><msubsup> <mi>ϵ</mi> <mn>0</mn> <mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msubsup> <mi>η</mi> <mn>0</mn> <mn>2</mn></msubsup><mo>)</mo> </mrow> <mrow><mo>-</mo><mfrac> <mn>3</mn> <mn>4</mn></mfrac> </mrow></msup> </mrow>]]></math> id=icf0001 file=A2008100578770002C1.tif wi=43 he=9 top= 108 left = 30 img-content=drawing img-format=tif orientation=portrait inline=yes/></maths>和距离向速度修正量<maths id=math0002 num=0002 ><math><![CDATA[ <mrow><mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</...
【专利技术属性】
技术研发人员：王小青，肖疆，陈永强，朱敏慧，
申请(专利权)人：王小青，肖疆，陈永强，朱敏慧，
类型：发明
国别省市：11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。