CN111983614B - 高低轨双站sar成像方法及设备、存储介质 - Google Patents

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CN111983614B CN202010981843.XA CN202010981843A CN111983614B CN 111983614 B CN111983614 B CN 111983614B CN 202010981843 A CN202010981843 A CN 202010981843A CN 111983614 B CN111983614 B CN 111983614B
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Abstract

本申请公开了一种高低轨双站SAR成像方法及设备、存储介质，所述方法包括：确定静止轨道卫星和低轨道卫星的观测参数，利用回波信号距离门时延和观测参数确定地面网格距离；根据频域方位时域回波信号对应的距离频率及方位时刻，构建平移函数，将平移函数与频域方位时域回波信号逐点相乘，并将相同的距离徙动线平移至同一距离门中；对回波信号进行傅里叶变换及逆变换，得到成像结果。本申请实现了高分辨率、大幅宽频域成像；通过高效实现二次距离压缩，避免了传统斜视雷达成像中逐距离门更新插值核的操作，提高了成像效率。

Description

高低轨双站SAR成像方法及设备、存储介质
技术领域
本申请实施例涉及高低轨道合成孔径雷达星座的成像技术，尤其涉及一种高低轨双站SAR成像方法及设备、存储介质。
背景技术
合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)是天基遥感的重要组成部分，它主动发射微波信号并接收地面目标的散射回波信号，通过成像处理得到地面高分辨率图像。依赖于微波的主动穿透特性，其可穿透云雨的遮挡、无视阳光照射条件，全天时、全天候对地观测。近年来，随着科技发展与社会进步，天基雷达系统已广泛应用于军事和民用的各个方面，在海洋监测、防灾减灾、植被普查、科学考古、地理测绘等方面都发挥了重要作用。
现有SAR卫星均飞行在近圆、近地轨道上(Low Earth Orbit，LEO)，受限于观测幅宽和轨道周期的物理限制，单颗LEO-SAR卫星仅能对特定地区提供约每1～2天1次的观测，完全重轨观测需要近1个月的时间；另外，由于多数SAR卫星都飞行在极地轨道上，其仅能提供每天特定两个时间段的观测信息。以上两个特点，大大制约了SAR卫星数据的时效性。采用多星、多轨道系统，能够缩短重访周期。这种性能的提升伴随着制造、发射成本的线性增加，受制于能效比，现有的多星系统仅开展了四星左右的星座规划。约半日的重访周期依然无法满足突发灾害和应急观测需求。由于雷达卫星需要具备高功率发射机、大尺寸天线和太阳能帆板、高速AD采样和数传等能力，其小型化、廉价化发展速度相比于光学遥感卫星依然较慢，多星组网潜力不大。
MirrorSAR技术的提出，使得伴飞式双站-多站系统得以实现，该技术使用模拟转发系统替代传统双站的数字接收机，大幅降低系统制造成本，同时解决了载频信号相位同步问题。针对以上思想，一种高-低轨道SAR星座(ConGaLSAR)得以构建：在地球静止轨道上放置一颗大功率发射卫星，同时在低轨上布置多颗转发式卫星，达到高重访、短积累时间的目的。
在经过脉冲压缩和探针信号时延补偿后，ConGaLSAR几何模型可以简化为静止轨道卫星发射-低轨道卫星接收的双站成像模式。该模式的引入，导致观测几何模型中需要针对大幅宽、高分辨率条件下进行高效率的双站频域成像。传统双站式成像往往采用伴飞模式或地基接收模式，该几何特点与ConGaLSAR相差较大，无法将其对应的频域成像算法应用于ConGaLSAR系统成像。由于该系统刚刚提出，因此针对该系统的高效频域成像方法尚未有相关解决方案可供参考。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供一种高低轨双站SAR成像方法及设备、存储介质。
根据本申请的第一方面，提供一种高低轨双站SAR成像方法，包括：
确定静止轨道卫星和低轨道卫星的观测参数，利用回波信号距离门时延和观测参数确定地面网格距离；
将经过脉冲压缩及时延补偿后的回波信号沿距离时延方向逐方位时刻进行傅里叶变换，得到频域方位时域回波信号；
根据频域方位时域回波信号对应的距离频率及方位时刻，构建平移函数，将平移函数与频域方位时域回波信号逐点相乘，并将相同的距离徙动线平移至同一距离门中；
将平移距离徙动线的回波信号沿方位向逐距离门进行傅里叶变换，得到第一二维频域回波信号；
根据系统中心频率、观测参数，以及对应的方位频率轴，分别计算距离徙动参数；
根据所述距离徙动参数和地面网格距离计算方位频域中的参考距离门和调频率；计算参考距离门所对应的相对时延，将调频率根据参考距离门的相对时延进行一次线性拟合，得到斜率和常数项；
根据距离徙动参数、参考距离门、调频率、斜率和常数项构建二维频域三次相位补偿函数，将二维频域三次相位补偿函数与第一二维频域回波信号逐点相乘，得到三次相位补偿后的二维频域回波信号；
将三次相位补偿后的二维频域回波信号沿距离时延方向逐方位时刻进行傅里叶逆变换，得到第一时间-多普勒域回波信号；
根据参考距离门和调频率构建三次相位补偿函数，将三次相位补偿函数与第一时间-多普勒域回波信号逐点相乘，得到三次相位补偿的回波信号；
将三次相位补偿的回波信号逐方位时刻进行傅里叶变换，得到第二二维频域回波信号；
根据参考距离门和调频率构建二次距离压缩函数，并将二次距离压缩函数与第二二维频域回波信号逐点相乘，得到二次距离压缩的回波信号；
将二次距离压缩的回波信号沿距离时延方向逐方位时刻进行傅里叶逆变换，得到第二时间-多普勒域回波信号；
根据地面网格距离、距离徙动参数、斜率、常数项和参考距离门的相对时延，计算距离时间平移量，根据距离时间平移量将第二时间-多普勒域回波信号逐距离门进行插值变量代换，使用距离时间平移量替代回波信号距离门时延，得到距离徙动矫正的回波信号；
根据距离徙动参数和地面网格距离构建方位脉冲压缩函数，将方位脉冲压缩函数与距离徙动矫正的回波信号逐点相乘，得到方位脉冲压缩的回波信号；
将方位脉冲压缩的回波信号沿方位向逐距离门进行傅里叶逆变换，得到成像结果。
优选地，所述确定静止轨道卫星和低轨道卫星的观测参数，包括：
利用卫星定位信息，以及观测场景经纬度，确定等效飞行速度，静止轨道卫星的入射角、低轨道卫星的出射角，静止轨道卫星到观测场景中心距离、低轨道卫星到场景中心的最短斜距，以及静止轨道卫星视线与低轨道卫星波束地面运动方向的夹角，并计算得到静止轨道卫星的方位角。
优选地，所述利用回波信号距离门时延和观测参数确定地面网格距离，包括：
利用回波信号距离门时延以及静止轨道卫星的入射角、低轨道卫星的出射角、静止轨道卫星视线与低轨道卫星波束地面运动方向的夹角以及静止轨道卫星的方位角，计算距离向地距网格分布；利用飞行时间以及等效飞行速度计算方位向网格分布；
计算每个距离网格所对应的到静止轨道卫星的斜距以及到地轨卫星的最近距离。
根据本申请的第二方面，提供一种高低轨双站SAR成像设备，包括处理器、收发器、存储器及存储在存储器上并能够由所述处理器运行的可执行程序，所述处理器运行所述可执行程序时执行如下步骤：
确定静止轨道卫星和低轨道卫星的观测参数，利用回波信号距离门时延和观测参数确定地面网格距离；
将经过脉冲压缩及时延补偿后的回波信号沿距离时延方向逐方位时刻进行傅里叶变换，得到频域方位时域回波信号；
根据频域方位时域回波信号对应的距离频率及方位时刻，构建平移函数，将平移函数与频域方位时域回波信号逐点相乘，并将相同的距离徙动线平移至同一距离门中；
将平移距离徙动线的回波信号沿方位向逐距离门进行傅里叶变换，得到第一二维频域回波信号；
根据系统中心频率、观测参数，以及对应的方位频率轴，分别计算距离徙动参数；
根据所述距离徙动参数和地面网格距离计算方位频域中的参考距离门和调频率；计算参考距离门所对应的相对时延，将调频率根据参考距离门的相对时延进行一次线性拟合，得到斜率和常数项；
根据距离徙动参数、参考距离门、调频率、斜率和常数项构建二维频域三次相位补偿函数，将二维频域三次相位补偿函数与第一二维频域回波信号逐点相乘，得到三次相位补偿后的二维频域回波信号；
将三次相位补偿后的二维频域回波信号沿距离时延方向逐方位时刻进行傅里叶逆变换，得到第一时间-多普勒域回波信号；
根据参考距离门和调频率构建三次相位补偿函数，将三次相位补偿函数与第一时间-多普勒域回波信号逐点相乘，得到三次相位补偿的回波信号；
将三次相位补偿的回波信号逐方位时刻进行傅里叶变换，得到第二二维频域回波信号；
根据参考距离门和调频率构建二次距离压缩函数，并将二次距离压缩函数与第二二维频域回波信号逐点相乘，得到二次距离压缩的回波信号；
将二次距离压缩的回波信号沿距离时延方向逐方位时刻进行傅里叶逆变换，得到第二时间-多普勒域回波信号；
根据地面网格距离、距离徙动参数、斜率、常数项和参考距离门的相对时延，计算距离时间平移量，根据距离时间平移量将第二时间-多普勒域回波信号逐距离门进行插值变量代换，使用距离时间平移量替代回波信号距离门时延，得到距离徙动矫正的回波信号；
根据距离徙动参数和地面网格距离构建方位脉冲压缩函数，将方位脉冲压缩函数与距离徙动矫正的回波信号逐点相乘，得到方位脉冲压缩的回波信号；
将方位脉冲压缩的回波信号沿方位向逐距离门进行傅里叶逆变换，得到成像结果。
优选地，所述处理器运行所述可执行程序时执行如下步骤：
利用卫星定位信息，以及观测场景经纬度，确定等效飞行速度，静止轨道卫星的入射角、低轨道卫星的出射角，静止轨道卫星到观测场景中心距离、低轨道卫星到场景中心的最短斜距，以及静止轨道卫星视线与低轨道卫星波束地面运动方向的夹角，并计算得到静止轨道卫星的方位角。
优选地，所述处理器运行所述可执行程序时执行如下步骤：
利用回波信号距离门时延以及静止轨道卫星的入射角、低轨道卫星的出射角、静止轨道卫星视线与低轨道卫星波束地面运动方向的夹角以及静止轨道卫星的方位角，计算距离向地距网格分布；利用飞行时间以及等效飞行速度计算方位向网格分布；
计算每个距离网格所对应的到静止轨道卫星的斜距以及到地轨卫星的最近距离。
根据本申请的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存取有计算机指令，所述指令被处理器执行时实现前述的高低轨双站SAR成像方法的步骤。
本申请实施例提供的高低轨双站SAR成像方法及设备、存储介质，针对静止轨道发射-低轨道接收的双站SAR模式回波信号，实现了高分辨率、大幅宽频域成像；通过在二维频域补偿三次相位误差，高效实现二次距离压缩，避免了传统斜视雷达成像中逐距离门更新插值核的操作，提高了成像效率；在二次距离压缩的基础上，在距离-多普勒域逐距离门进行距离徙动校正，实现了非均匀距离门上的距离徙动校正。
附图说明
图1为本申请实施例提供的高低轨双站SAR成像方法流程示意图；
图2为本申请实施例提供的空间几何关系示意图；
图3为本申请实施例提供的经过脉冲压缩和探针信号补偿后的15点回波信号仿真结果示意图；
图4为本申请实施例提供的经过平移函数平移后的回波信号示意图；
图5为本申请实施例提供的第一二维频域回波信号示意图；
图6为本申请实施例提供的第二时间-多普勒域回波信号示意图；
图7为本申请实施例提供的距离徙动矫正的回波信号示意图；
图8为本申请实施例提供的经本申请的高低轨双站SAR成像方法处理后的成像结果示意图；
图9为本申请实施例提供的高低轨双站SAR成像设备的组成结构示意图。
具体实施方式
图1为本申请实施例提供的高低轨双站SAR成像方法流程示意图，如图1所示，本申请实施例提供的高低轨双站SAR成像方法包括以下步骤：
步骤一：依据观测几何关系，确定观测参数。
利用卫星GPS定位信息，以及观测场景经纬度，参照图2所示，确定等效飞行速度Vr，静止轨道卫星PI的入射角θI、低轨道卫星PT的出射角θT，静止轨道卫星到场景中心距离RI、低轨道卫星到场景中心的最短斜距RT，以及静止轨道卫星视线与低轨道卫星波束地面运动方向的夹角φ，并依据公式(1)计算得到静止轨道卫星的方位角φx。
Figure BDA0002687801460000071
步骤二：计算地面网格距离
利用回波信号距离门时延τ、光速c以及步骤一中得到的几何关系，根据公式(2)计算距离向地距网格分布x；利用飞行时间ηt以及前述步骤一中得到的等效飞行速度，根据公式(3)计算方位向网格分布y。并根据公式(4)和(5)计算每个距离网格x所对应的到静止轨道卫星的斜距RI(x)以及到地轨卫星的最近距离RT(x)。
Figure BDA0002687801460000072
y＝Vrηt (3)
Figure BDA0002687801460000073
Figure BDA0002687801460000074
步骤三：距离向傅里叶变换
将经过脉冲压缩和“探针”时延补偿后的回波信号沿距离时延方向，逐方位时刻进行傅里叶变换，得到频域-方位时域回波信号s1(fτ,η)，其中，fτ为回波信号所对应的距离频率，η为方位时刻。
步骤四：将频域-方位时域回波信号乘以平移函数
根据回波信号所对应的距离频率fτ以及方位时刻η，依据公式(6)构建平移函数Φ1(fτ,η)，并将平移函数Φ1(fτ,η)与频域-方位时域回波信号逐点相乘，将相同的距离徙动线平移至同一距离门中。
Figure BDA0002687801460000081
步骤五：方位傅里叶变换
将步骤四处理后的回波信号沿方位向逐距离门进行傅里叶变换，得到第一二维频域回波信号s2(fτ,fη)。
步骤六：计算距离徙动参数
依据系统中心频率f0、步骤一中的观测参数，以及对应的方位频率轴fη，根据公式(7)分别计算距离徙动参数D(fη)、D1(fη)和D2(fη)，其中
Figure BDA0002687801460000082
步骤七：计算方位频域参考距离门和调频率
依据步骤六计算的计算距离徙动参数D(fη)、D1(fη)和D2(fη)和步骤二中的地面网格距离，根据公式(8)和(9)计算方位频域中的参考距离门Rf(fη；x)，以及调频率Km(fη；x)。根据公式(10)计算Rf(fη；x)所对应的相对时延Δτ(fη；x)，而后根据公式(11)将调频率Km(fη；x)依赖时间Δτ(fη；x)进行一次线性拟合，得到斜率p(fη)和常数项q(fη)。
Rf(fη；x)＝RI(x)+RT(x)/D1(fη) (8)
Km(fη；x)＝-cf0D2(fη)/2RT(x) (9)
Δτ(fη；x)＝[Rf(fη；x)-Rf(fη；0)]/c (10)
Km(fη；x)≈p(fη)Δτ(fη；x)+q(fη) (11)
步骤八：二维频域三次相位补偿
根据步骤六、七的计算结果，依据公式(12)构建二维频域三次相位补偿函数Φ2(fτ,fη)，并将二维频域三次相位补偿函数Φ2(fτ,fη)与步骤五得到的第一二维频域回波信号s2(fτ,fη)逐点相乘，得到三次相位补偿后的二维频域回波信号。
Figure BDA0002687801460000091
步骤九：距离向傅里叶逆变换
将步骤八处理后的回波信号沿距离时延方向，逐方位时刻进行傅里叶逆变换，得到第一时间-多普勒域回波信号s3(τ,fη)。
步骤十：时间-多普勒域三次相位补偿
依据步骤七的计算结果，根据公式(13)构建三次相位补偿函数Φ3(τ,fη)，并将三次相位补偿函数Φ3(τ,fη)与步骤九处理后的第一时间-多普勒域回波信号s3(τ,fη)逐点相乘，完成三次相位补偿。
Figure BDA0002687801460000092
步骤十一：距离向傅里叶变换
步骤十处理后的回波信号沿距离时延方向，逐方位时刻进行傅里叶变换，得到第二二维频域回波信号s4(fτ,fη)。
步骤十二：二次距离压缩
依据步骤七的计算结果，根据公式(14)构建二次距离压缩函数Φ4(fτ,fη)，并将二次距离压缩函数Φ4(fτ,fη)与步骤十一处理后的第二二维频域回波信号逐点相乘，完成二次距离压缩。
Figure BDA0002687801460000101
步骤十三：距离向傅里叶逆变换
步骤十二处理后的回波信号沿距离时延方向，逐方位时刻进行傅里叶逆变换，得到第二时间-多普勒域回波信号s5(τ,fη)。
步骤十四：距离徙动校正
根据RT(x)、D1(fη)、p(fη)、q(fη)和Δτ(fη；x)，依据公式(15)计算距离时间平移量τ′，并将步骤十三处理后的第二时间-多普勒域回波信号，逐距离门进行插值变量代换，使用τ′替代τ，完成距离徙动矫正，得到回波信号s5(τ′,fη)。
Figure BDA0002687801460000102
步骤十五：方位脉冲压缩
根据公式(16)，依据D(fη)和RT(x)构建方位脉冲压缩函数Φ5(τ,fη)，并将方位脉冲压缩函数Φ5(τ,fη)与步骤十四处理后的回波信号数据s5(τ′,fη)逐点相乘，实现方位脉冲压缩。
Figure BDA0002687801460000103
步骤十六：方位傅里叶逆变换
将步骤十五处理后的回波信号沿方位向逐距离门进行傅里叶逆变换，得到成像结果s6(τ′,η)。
以下通过具体示例，进一步阐明本申请实施例技术方案的实质。
本申请实施例记载的基于改进型RD算法的高-低轨双站SAR成像方法，将观测热点设置于西太平洋地区，用于监测舰船航行与灾害救援。使用计算机仿真点阵目标回波信号，并进行脉冲压缩和探针信号补偿预处理，得到本实施例输入回波信号数据，如图3所示。
步骤1，依据观测几何关系，确定观测参数，具体仿真参数如下，根据卫星轨道和观测场景可推算步骤1中的各空间关系，如表1所示：
参数名称 数值
静止轨道卫星经度 -170°
静止轨道卫星高度 35786km
静止轨道卫星入射角 -28.23°
静止轨道卫星方位角 27.92°
地轨卫星轨道高度 400km
地轨卫星出射角 59.08°
等效飞行速度 7082m/s
发射信号带宽 150MHz
采样率 180MHz
脉冲宽度 40μs
脉冲重复频率 3880Hz
仿真时长 3s
仿真幅宽 40km
表1
步骤2，据公式(2)计算距离向地距网格分布x；根据公式(3)计算方位向网格分布y；并根据公式(4)和(5)计算RI(x)和RT(x)。
步骤3，距离向傅里叶变换。
步骤4，依据公式(6)构建平移函数Φ1(fτ,η)，并将平移函数Φ1(fτ,η)与频域-方位时域回波信号逐点相乘，经过平移后回波信号如附图4所示。
步骤5，方位傅里叶变换，其二维频域回波信号如附图5所示。
步骤6，根据公式(7)计算距离徙动参数D(fη)、D1(fη)和D2(fη)。
步骤7，根据公式(8)计算Rf(fη；x)，根据公式(9)计算Km(fη；x)。根据公式(10)计算Δτ(fη；x)，根据公式(11)计算p(fη)和q(fη)。
步骤8，依据公式(12)构建Φ2(fτ,fη)，并将其与步骤5得到的二维频域回波信号逐点相乘。
步骤9，对步骤8点乘后的回波信号进行距离向傅里叶逆变换。
步骤10，根据公式(13)构建Φ3(τ,fη)，并将Φ3(τ,fη)与步骤9处理后的时间-多普勒域回波信号逐点相乘。
步骤11，将步骤10点乘后的回波信号进行距离向傅里叶变换。
步骤12，根据公式(14)构建Φ4(fτ,fη)，并将Φ4(fτ,fη)与步骤11处理后的二维频域回波信号逐点相乘。
步骤13，距离向傅里叶逆变换，其处理结果如附图6所示。
步骤14，依据公式(15)计算τ′，并将步骤13处理后的回波信号，逐距离门进行插值变量代换，使用τ′替代τ，其处理结果如附图7所示。
步骤15，根据公式(16)构建Φ5(τ,fη)，并将Φ5(τ,fη)与步骤14处理后的回波信号数据逐点相乘。
步骤16，将步骤15得到的回波信号进行方位傅里叶逆变换，得到最终成像结果如附图8所示，从而实现了本申请实施例的高-低轨双站SAR成像。
图9为本申请实施例提供的高低轨双站SAR成像设备的组成结构示意图，如图9所示，本申请实施例的高低轨双站SAR成像设备包括：处理器910、收发器930和用于存储处理器910可执行指令的存储器920，处理器910、收发器930和存储器920之间通过数据总线连接。其中，所述处理器910被配置为在调用存储器中的可执行指令时，所述处理器运行所述可执行程序时执行如下步骤：
确定静止轨道卫星和低轨道卫星的观测参数，利用回波信号距离门时延和观测参数确定地面网格距离；
将经过脉冲压缩及时延补偿后的回波信号沿距离时延方向逐方位时刻进行傅里叶变换，得到频域方位时域回波信号；
根据频域方位时域回波信号对应的距离频率及方位时刻，构建平移函数，将平移函数与频域方位时域回波信号逐点相乘，并将相同的距离徙动线平移至同一距离门中；
将平移距离徙动线的回波信号沿方位向逐距离门进行傅里叶变换，得到第一二维频域回波信号；
根据系统中心频率、观测参数，以及对应的方位频率轴，分别计算距离徙动参数；
根据所述距离徙动参数和地面网格距离计算方位频域中的参考距离门和调频率；计算参考距离门所对应的相对时延，将调频率根据参考距离门的相对时延进行一次线性拟合，得到斜率和常数项；
根据距离徙动参数、参考距离门、调频率、斜率和常数项构建二维频域三次相位补偿函数，将二维频域三次相位补偿函数与第一二维频域回波信号逐点相乘，得到三次相位补偿后的二维频域回波信号；
将三次相位补偿后的二维频域回波信号沿距离时延方向逐方位时刻进行傅里叶逆变换，得到第一时间-多普勒域回波信号；
根据参考距离门和调频率构建三次相位补偿函数，将三次相位补偿函数与第一时间-多普勒域回波信号逐点相乘，得到三次相位补偿的回波信号；
将三次相位补偿的回波信号逐方位时刻进行傅里叶变换，得到第二二维频域回波信号；
根据参考距离门和调频率构建二次距离压缩函数，并将二次距离压缩函数与第二二维频域回波信号逐点相乘，得到二次距离压缩的回波信号；
将二次距离压缩的回波信号沿距离时延方向逐方位时刻进行傅里叶逆变换，得到第二时间-多普勒域回波信号；
根据地面网格距离、距离徙动参数、斜率、常数项和参考距离门的相对时延，计算距离时间平移量，根据距离时间平移量将第二时间-多普勒域回波信号逐距离门进行插值变量代换，使用距离时间平移量替代回波信号距离门时延，得到距离徙动矫正的回波信号；
根据距离徙动参数和地面网格距离构建方位脉冲压缩函数，将方位脉冲压缩函数与距离徙动矫正的回波信号逐点相乘，得到方位脉冲压缩的回波信号；
将方位脉冲压缩的回波信号沿方位向逐距离门进行傅里叶逆变换，得到成像结果。
作为一种实现方式，所述处理器820运行所述可执行程序时执行如下步骤：
利用卫星定位信息，以及观测场景经纬度，确定等效飞行速度，静止轨道卫星的入射角、低轨道卫星的出射角，静止轨道卫星到观测场景中心距离、低轨道卫星到场景中心的最短斜距，以及静止轨道卫星视线与低轨道卫星波束地面运动方向的夹角，并计算得到静止轨道卫星的方位角。
作为一种实现方式，所述处理器820运行所述可执行程序时执行如下步骤：
利用回波信号距离门时延以及静止轨道卫星的入射角、低轨道卫星的出射角、静止轨道卫星视线与低轨道卫星波束地面运动方向的夹角以及静止轨道卫星的方位角，计算距离向地距网格分布；利用飞行时间以及等效飞行速度计算方位向网格分布；
计算每个距离网格所对应的到静止轨道卫星的斜距以及到地轨卫星的最近距离。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存取有计算机指令，所述指令被处理器执行时实现前述实施例的重频信号的检测方法的步骤。
在本实施例中，至少一个处理器可以构成具有对一个或多个输入执行逻辑运算的电路的任何物理设备。例如，至少一个处理器可以包括一个或多个集成电路(IC)，包括专用集成电路(ASIC)、微芯片、微控制器、微处理器、中央处理单元(CPU)的全部或部分、图形处理单元(GPU)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)或者适于执行指令或执行逻辑运算的其它电路。由至少一个处理器执行的指令可以例如被预加载到与控制器集成的或嵌入在控制器中的存储器中，或者可以存储在分离的存储器中。存储器可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬盘、光盘、磁介质、闪存，其它永久、固定或易失性存储器，或者能够存储指令的任何其它机制。可选的是，至少一个处理器可以包括多于一个处理器。每个处理器可以具有相似的结构，或者处理器可以具有彼此电连接或断开的不同构造。例如，处理器可以是分离的电路或集成在单个电路中。当使用多于一个处理器时，处理器可以被配置为独立地或协作地操作。处理器可以以电、磁、光学、声学、机械或通过允许它们交互的其它手段来耦合。
在本实施例中，非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。
此外，本发明的特征和益处通过参考示例性实施例进行说明。相应地，本发明明确地不应局限于这些说明一些可能的非限制性特征的组合的示例性的实施例，这些特征可单独或者以特征的其它组合的形式存在。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神以权利要求书为准。

Claims (7)

1.一种高低轨双站SAR成像方法，其特征在于，所述方法包括：
确定静止轨道卫星和低轨道卫星的观测参数，利用回波信号距离门时延和观测参数确定地面网格距离；
将经过脉冲压缩及时延补偿后的回波信号沿距离时延方向逐方位时刻进行傅里叶变换，得到频域方位时域回波信号；
根据频域方位时域回波信号对应的距离频率及方位时刻，构建平移函数，将平移函数与频域方位时域回波信号逐点相乘，并将相同的距离徙动线平移至同一距离门中；
将平移距离徙动线的回波信号沿方位向逐距离门进行傅里叶变换，得到第一二维频域回波信号；
根据系统中心频率、观测参数，以及对应的方位频率轴，分别计算距离徙动参数；
根据所述距离徙动参数和地面网格距离计算方位频域中的参考距离门和调频率；计算参考距离门所对应的相对时延，将调频率根据参考距离门的相对时延进行一次线性拟合，得到斜率和常数项；
根据距离徙动参数、参考距离门、调频率、斜率和常数项构建二维频域三次相位补偿函数，将二维频域三次相位补偿函数与第一二维频域回波信号逐点相乘，得到三次相位补偿后的二维频域回波信号；
将三次相位补偿后的二维频域回波信号沿距离时延方向逐方位时刻进行傅里叶逆变换，得到第一时间-多普勒域回波信号；
根据参考距离门和调频率构建三次相位补偿函数，将三次相位补偿函数与第一时间-多普勒域回波信号逐点相乘，得到三次相位补偿的回波信号；
将三次相位补偿的回波信号逐方位时刻进行傅里叶变换，得到第二二维频域回波信号；
根据参考距离门和调频率构建二次距离压缩函数，并将二次距离压缩函数与第二二维频域回波信号逐点相乘，得到二次距离压缩的回波信号；
将二次距离压缩的回波信号沿距离时延方向逐方位时刻进行傅里叶逆变换，得到第二时间-多普勒域回波信号；
根据地面网格距离、距离徙动参数、斜率、常数项和参考距离门的相对时延，计算距离时间平移量，根据距离时间平移量将第二时间-多普勒域回波信号逐距离门进行插值变量代换，使用距离时间平移量替代回波信号距离门时延，得到距离徙动矫正的回波信号；
根据距离徙动参数和地面网格距离构建方位脉冲压缩函数，将方位脉冲压缩函数与距离徙动矫正的回波信号逐点相乘，得到方位脉冲压缩的回波信号；
将方位脉冲压缩的回波信号沿方位向逐距离门进行傅里叶逆变换，得到成像结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定静止轨道卫星和低轨道卫星的观测参数，包括：
利用卫星定位信息，以及观测场景经纬度，确定等效飞行速度，静止轨道卫星的入射角、低轨道卫星的出射角，静止轨道卫星到观测场景中心距离、低轨道卫星到场景中心的最短斜距，以及静止轨道卫星视线与低轨道卫星波束地面运动方向的夹角，并计算得到静止轨道卫星的方位角。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用回波信号距离门时延和观测参数确定地面网格距离，包括：
利用回波信号距离门时延以及静止轨道卫星的入射角、低轨道卫星的出射角、静止轨道卫星视线与低轨道卫星波束地面运动方向的夹角以及静止轨道卫星的方位角，计算距离向地距网格分布；利用飞行时间以及等效飞行速度计算方位向网格分布；
计算每个距离网格所对应的到静止轨道卫星的斜距以及到地轨卫星的最近距离。
4.一种高低轨双站SAR成像设备，其特征在于，所述设备包括处理器、收发器、存储器及存储在存储器上并能够由所述处理器运行的可执行程序，所述处理器运行所述可执行程序时执行如下步骤：
确定静止轨道卫星和低轨道卫星的观测参数，利用回波信号距离门时延和观测参数确定地面网格距离；
将经过脉冲压缩及时延补偿后的回波信号沿距离时延方向逐方位时刻进行傅里叶变换，得到频域方位时域回波信号；
根据频域方位时域回波信号对应的距离频率及方位时刻，构建平移函数，将平移函数与频域方位时域回波信号逐点相乘，并将相同的距离徙动线平移至同一距离门中；
将平移距离徙动线的回波信号沿方位向逐距离门进行傅里叶变换，得到第一二维频域回波信号；
根据系统中心频率、观测参数，以及对应的方位频率轴，分别计算距离徙动参数；
根据所述距离徙动参数和地面网格距离计算方位频域中的参考距离门和调频率；计算参考距离门所对应的相对时延，将调频率根据参考距离门的相对时延进行一次线性拟合，得到斜率和常数项；
根据距离徙动参数、参考距离门、调频率、斜率和常数项构建二维频域三次相位补偿函数，将二维频域三次相位补偿函数与第一二维频域回波信号逐点相乘，得到三次相位补偿后的二维频域回波信号；
将三次相位补偿后的二维频域回波信号沿距离时延方向逐方位时刻进行傅里叶逆变换，得到第一时间-多普勒域回波信号；
根据参考距离门和调频率构建三次相位补偿函数，将三次相位补偿函数与第一时间-多普勒域回波信号逐点相乘，得到三次相位补偿的回波信号；
将三次相位补偿的回波信号逐方位时刻进行傅里叶变换，得到第二二维频域回波信号；
根据参考距离门和调频率构建二次距离压缩函数，并将二次距离压缩函数与第二二维频域回波信号逐点相乘，得到二次距离压缩的回波信号；
将二次距离压缩的回波信号沿距离时延方向逐方位时刻进行傅里叶逆变换，得到第二时间-多普勒域回波信号；
根据地面网格距离、距离徙动参数、斜率、常数项和参考距离门的相对时延，计算距离时间平移量，根据距离时间平移量将第二时间-多普勒域回波信号逐距离门进行插值变量代换，使用距离时间平移量替代回波信号距离门时延，得到距离徙动矫正的回波信号；
根据距离徙动参数和地面网格距离构建方位脉冲压缩函数，将方位脉冲压缩函数与距离徙动矫正的回波信号逐点相乘，得到方位脉冲压缩的回波信号；
将方位脉冲压缩的回波信号沿方位向逐距离门进行傅里叶逆变换，得到成像结果。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述处理器运行所述可执行程序时执行如下步骤：
利用卫星定位信息，以及观测场景经纬度，确定等效飞行速度，静止轨道卫星的入射角、低轨道卫星的出射角，静止轨道卫星到观测场景中心距离、低轨道卫星到场景中心的最短斜距，以及静止轨道卫星视线与低轨道卫星波束地面运动方向的夹角，并计算得到静止轨道卫星的方位角。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述处理器运行所述可执行程序时执行如下步骤：
利用回波信号距离门时延以及静止轨道卫星的入射角、低轨道卫星的出射角、静止轨道卫星视线与低轨道卫星波束地面运动方向的夹角以及静止轨道卫星的方位角，计算距离向地距网格分布；利用飞行时间以及等效飞行速度计算方位向网格分布；
计算每个距离网格所对应的到静止轨道卫星的斜距以及到地轨卫星的最近距离。
7.一种计算机可读存储介质，其上存取有计算机指令，其特征在于，所述指令被处理器执行时实现如权利要求1至3任一项所述的高低轨双站SAR成像方法的步骤。
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