CN115616576A - 大斜视成像下的sar天线方向图校正方法及装置 - Google Patents

大斜视成像下的sar天线方向图校正方法及装置 Download PDF

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CN115616576A CN202211620187.6A CN202211620187A CN115616576A CN 115616576 A CN115616576 A CN 115616576A CN 202211620187 A CN202211620187 A CN 202211620187A CN 115616576 A CN115616576 A CN 115616576A
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Abstract

本申请涉及一种大斜视成像下的SAR天线方向图校正方法及装置，实现了对大斜视下的SAR天线方向图校正，去除了因天线方向图调制效应导致的目标散射能量起伏增益变化的影响；基于SAR图像数据，不与成像算法相耦合，具有较好的实用性、通用性和简便性；该方法能够实现较高精度的大斜视成像SAR天线方向图校正，有效提高非正侧视观测模式下的图像散射系数的准确性和均一性，对大斜视模式下的SAR观测有着重要意义。

Description

大斜视成像下的SAR天线方向图校正方法及装置
技术领域
本申请涉及天线领域，具体地，涉及一种大斜视成像下的SAR天线方向图校正方法及装置。
背景技术
为了实现更加灵活的观测，新体制SAR更多地工作在大斜视成像工作状态。SAR系统的观测通过天线实现信号的发射和接收，而发射信号的功率就受到了天线方向图的调制影响。为了实现对场景目标的一致性观测，需要对SAR系统的天线方向图调制效应进行校正处理，消除由其所带来的起伏增益变化。对于正侧视下的SAR成像模式来说，天线方向图的影响可以分解为距离和方位两个单独的调制作用。通过在距离维直接使用距离向天线方向图进行校正，在方位维直接使用方位向天线方向图进行校正，即可实现对正侧视下天线方向图的校正处理。而当进行大斜视SAR成像时，与正侧视时各个目标历经的天线增益均处在固定距离向角度不同，由于此时波束处在倾斜状态下，目标历经的天线距离向角度随着方位向角度变化而变化，因此无法通过正侧视下的直接距离和方位向方向图校正方法来实现。
发明内容
为了克服现有技术中的至少一个不足，本申请实施例提供一种大斜视成像下的SAR天线方向图校正方法及装置。
第一方面，提供一种大斜视成像下的SAR天线方向图校正方法，包括：
针对SAR图像中的每一个目标点，计算目标点的不同多普勒对应的天线二维角，天线二维角包括天线方位角和天线距离角；
基于天线二维角确定目标点的方位方向图校正曲线和距离方向图校正值；
基于方位方向图校正曲线对目标点进行方位方向图校正，得到方位方向图校正后的目标点；
基于距离方向图校正值对方位方向图校正后的目标点进行距离方向图校正，得到距离方向图校正后的目标点。
在一个实施例中，计算目标点的不同多普勒对应的天线二维角，天线二维角包括天线方位角和天线距离角，包括：
天线方位角
Figure 482873DEST_PATH_IMAGE001
：
Figure 637911DEST_PATH_IMAGE002
Figure 438376DEST_PATH_IMAGE003
其中，
Figure 20667DEST_PATH_IMAGE004
为瞬时斜视角，
Figure 287176DEST_PATH_IMAGE005
为雷达波长，
Figure 714746DEST_PATH_IMAGE006
为雷达有效速度，θ为斜视角，
Figure 635298DEST_PATH_IMAGE007
为目标 点的多普勒值；
天线距离角
Figure 388490DEST_PATH_IMAGE008
：
Figure 801017DEST_PATH_IMAGE009
其中，ϕ为波束中心视角，H为飞行高度，
Figure 173224DEST_PATH_IMAGE010
为目标点的最近斜距。
在一个实施例中，基于天线二维角确定目标点的方位方向图校正曲线，包括：
方位方向图校正曲线
Figure 823648DEST_PATH_IMAGE011
：
Figure 872375DEST_PATH_IMAGE012
Figure 241040DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 151358DEST_PATH_IMAGE014
为天线方位角，
Figure 390710DEST_PATH_IMAGE015
为
Figure 610338DEST_PATH_IMAGE016
时的天线方位方向图双程增益，
Figure 200720DEST_PATH_IMAGE017
为目标点的最近斜距为
Figure 914729DEST_PATH_IMAGE010
时的天线距离角，
Figure 539745DEST_PATH_IMAGE018
为天线距离角为
Figure 602379DEST_PATH_IMAGE017
时的天线距离方向图双程增益，
Figure 804690DEST_PATH_IMAGE019
为多普勒值为
Figure 181445DEST_PATH_IMAGE007
时的天线方位角，
Figure 539264DEST_PATH_IMAGE020
为天线方位角为
Figure 507220DEST_PATH_IMAGE019
时的天线方位方向图双程增益；
Figure 72193DEST_PATH_IMAGE021
为目标点的 多普勒值为
Figure 377273DEST_PATH_IMAGE007
，目标点的最近斜距为
Figure 711302DEST_PATH_IMAGE010
时的天线距离角，
Figure 194367DEST_PATH_IMAGE022
为天线距离角为
Figure 981058DEST_PATH_IMAGE021
时的天线距离方向图双程增益，
Figure 89828DEST_PATH_IMAGE023
为飞行高度，ϕ为波束中心视角，θ为斜视角。
在一个实施例中，基于天线二维角确定目标点的距离方向图校正值，包括：
目标点的距离方向图校正值
Figure 543943DEST_PATH_IMAGE024
：
Figure 119281DEST_PATH_IMAGE025
其中，
Figure 268634DEST_PATH_IMAGE026
为天线距离角为0时的天线距离方向图双程增益，
Figure 790882DEST_PATH_IMAGE027
为天 线距离角为
Figure 224137DEST_PATH_IMAGE017
时的天线距离方向图双程增益，
Figure 908059DEST_PATH_IMAGE017
为目标点的最近斜距为
Figure 810288DEST_PATH_IMAGE010
时 的天线距离角，
Figure 870647DEST_PATH_IMAGE028
，
Figure 423989DEST_PATH_IMAGE023
为飞行高度，ϕ为波束中心视角，θ为斜 视角。
在一个实施例中，基于方位方向图校正曲线对目标点进行方位方向图校正，得到方位方向图校正后的目标点，包括：
对目标点的图像数据进行方位维傅立叶变换，得到目标点的多普勒图像数据
Figure 544391DEST_PATH_IMAGE029
：
Figure 589708DEST_PATH_IMAGE030
其中，
Figure 326195DEST_PATH_IMAGE031
为目标点的图像数据，
Figure 609409DEST_PATH_IMAGE010
为目标点的最近斜距，t为方位向时间采 样，
Figure 25347DEST_PATH_IMAGE032
为方位维傅立叶变换；
基于方位方向图校正曲线
Figure 495642DEST_PATH_IMAGE011
对目标点的多普勒图像数据
Figure 38750DEST_PATH_IMAGE029
进 行方位方向图校正，得到处理后的图像数据
Figure 176470DEST_PATH_IMAGE033
：
Figure 763310DEST_PATH_IMAGE034
对处理后的图像数据
Figure 986481DEST_PATH_IMAGE033
进行方位维傅里叶逆变换，得到方位方向图校 正后的目标点：
Figure 254651DEST_PATH_IMAGE035
其中，
Figure 122244DEST_PATH_IMAGE036
为方位维傅里叶逆变换，
Figure 755350DEST_PATH_IMAGE037
为方位方向图校正后目标点的 图像数据。
在一个实施例中，基于距离方向图校正值对方位方向图校正后的目标点进行距离方向图校正，得到距离方向图校正后的目标点，包括：
Figure 590451DEST_PATH_IMAGE038
其中，
Figure 334416DEST_PATH_IMAGE039
为距离方向图校正后的目标点的图像数据，
Figure 56516DEST_PATH_IMAGE037
为方位 方向图校正后目标点的图像数据，
Figure 126103DEST_PATH_IMAGE024
为距离方向图校正值。
第二方面，提供一种大斜视成像下的SAR天线方向图校正装置，包括：
天线二维角计算模块，用于针对SAR图像中的每一个目标点，计算目标点的不同多普勒对应的天线二维角，天线二维角包括天线方位角和天线距离角；
方位和距离校正确定模块，用于基于天线二维角确定目标点的方位方向图校正曲线和距离方向图校正值；
方位方向图校正模块，用于基于方位方向图校正曲线对目标点进行方位方向图校正，得到方位方向图校正后的目标点；
距离方向图校正模块，用于基于距离方向图校正值对方位方向图校正后的目标点进行距离方向图校正，得到距离方向图校正后的目标点。
在一个实施例中，天线二维角计算模块，还用于：
天线方位角
Figure 182921DEST_PATH_IMAGE001
：
Figure 792894DEST_PATH_IMAGE002
Figure 494133DEST_PATH_IMAGE003
其中，
Figure 601199DEST_PATH_IMAGE004
为瞬时斜视角，
Figure 755100DEST_PATH_IMAGE005
为雷达波长，
Figure 231081DEST_PATH_IMAGE006
为雷达有效速度，θ为斜视角，
Figure 52406DEST_PATH_IMAGE007
为目标 点的多普勒值；
天线距离角
Figure 339162DEST_PATH_IMAGE008
：
Figure 245938DEST_PATH_IMAGE009
其中，ϕ为波束中心视角，H为飞行高度，
Figure 197714DEST_PATH_IMAGE010
为目标点的最近斜距。
在一个实施例中，方位和距离校正确定模块，还用于：
方位方向图校正曲线
Figure 998179DEST_PATH_IMAGE011
：
Figure 314891DEST_PATH_IMAGE012
Figure 584330DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 277479DEST_PATH_IMAGE014
为天线方位角，
Figure 198031DEST_PATH_IMAGE015
为
Figure 685644DEST_PATH_IMAGE016
时的天线方位方向图双程增益，
Figure 363750DEST_PATH_IMAGE017
为目标点的最近斜距为
Figure 735956DEST_PATH_IMAGE010
时的天线距离角，
Figure 386381DEST_PATH_IMAGE018
为天线距离角为
Figure 169529DEST_PATH_IMAGE017
时的天线距离方向图双程增益，
Figure 272614DEST_PATH_IMAGE019
为多普勒值为
Figure 180003DEST_PATH_IMAGE007
时的天线方位角，
Figure 747250DEST_PATH_IMAGE020
为天线方位角为
Figure 842245DEST_PATH_IMAGE019
时的天线方位方向图双程增益；
Figure 557260DEST_PATH_IMAGE021
为目标点的 多普勒值为
Figure 130324DEST_PATH_IMAGE040
，目标点的最近斜距为
Figure 630707DEST_PATH_IMAGE010
时的天线距离角，
Figure 896603DEST_PATH_IMAGE022
为天线距离角为
Figure 98914DEST_PATH_IMAGE021
时的天线距离方向图双程增益，
Figure 272407DEST_PATH_IMAGE023
为飞行高度，ϕ为波束中心视角，θ为斜视角。
在一个实施例中，方位和距离校正确定模块，还用于：
目标点的距离方向图校正值
Figure 751929DEST_PATH_IMAGE024
：
Figure 64093DEST_PATH_IMAGE025
其中，
Figure 629067DEST_PATH_IMAGE041
为天线距离角为0时的天线距离方向图双程增益，
Figure 668567DEST_PATH_IMAGE027
为 天线距离角为
Figure 2596DEST_PATH_IMAGE017
时的天线距离方向图双程增益，
Figure 485661DEST_PATH_IMAGE017
为目标点的最近斜距为
Figure 537931DEST_PATH_IMAGE010
时的天线距离角，
Figure 646701DEST_PATH_IMAGE028
，
Figure 631975DEST_PATH_IMAGE023
为飞行高度，ϕ为波束中心视角，θ为 斜视角。
在一个实施例中，方位方向图校正模块，还用于：
对目标点的图像数据进行方位维傅立叶变换，得到目标点的多普勒图像数据
Figure 410575DEST_PATH_IMAGE029
：
Figure 828437DEST_PATH_IMAGE030
其中，
Figure 350685DEST_PATH_IMAGE031
为目标点的图像数据，
Figure 518361DEST_PATH_IMAGE010
为目标点的最近斜距，t为方位向时间采 样，
Figure 467862DEST_PATH_IMAGE032
为方位维傅立叶变换；
基于方位方向图校正曲线
Figure 370091DEST_PATH_IMAGE011
对目标点的多普勒图像数据
Figure 227188DEST_PATH_IMAGE029
进 行方位方向图校正，得到处理后的图像数据
Figure 390316DEST_PATH_IMAGE033
：
Figure 900932DEST_PATH_IMAGE034
对处理后的图像数据
Figure 149511DEST_PATH_IMAGE033
进行方位维傅里叶逆变换，得到方位方向图校 正后的目标点：
Figure 623348DEST_PATH_IMAGE035
其中，
Figure 906562DEST_PATH_IMAGE036
为方位维傅里叶逆变换，
Figure 322500DEST_PATH_IMAGE037
为方位方向图校正后目标点的 图像数据。
在一个实施例中，距离方向图校正模块，还用于：
采用以下公式得到距离方向图校正后的目标点：
Figure 58375DEST_PATH_IMAGE038
其中，
Figure 601483DEST_PATH_IMAGE039
为距离方向图校正后的目标点的图像数据，
Figure 739203DEST_PATH_IMAGE037
为方位 方向图校正后目标点的图像数据，
Figure 998146DEST_PATH_IMAGE024
为距离方向图校正值。
相对于现有技术而言，本申请具有以下有益效果：
（1）本申请通过计算瞬时多普勒对应的方位角和距离角来获取方位天线方向图校正曲线，将图像转换到距离多普勒域来实现方位方向图校正，再将数据转换回二维时域，基于目标点中心距离视角实现距离方向图的校正，从而解决了现有正侧视校正方法无法满足大斜视成像下二维天线方向图校正的问题；
（2）本申请基于SAR二维图像数据进行处理，不与成像算法相耦合，该流程适用性强，可与多种成像算法相匹配，不受到SAR成像算法的限制，通用性较好；
（3）本申请距离方位方向图校正曲线方程给出了解析获得校正系数的方法，方法简单快速；校正处理中，只包含快速傅立叶变换和实乘操作，其中不涉及插值和信号滤波计算等处理，处理方案简单易行，具有非常高的处理效率，可以方便的在DSP、FPGA、ARM等多种处理器中实现。
附图说明
本申请可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分。在附图中：
图1示出了正侧视观测模式下波束在斜距方位平面分布图；
图2示出了斜视观测空间几何示意图；
图3示出了斜视观测模式下波束在斜距方位平面分布图；
图4示出了根据本申请实施例的大斜视成像下的SAR天线方向图校正方法的流程框图；
图5示出了根据本申请实施例的大斜视成像下的SAR天线方向图校正装置的结构框图。
具体实施方式
在下文中将结合附图对本申请的示例性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施例的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中可以做出很多特定于实施例的决定，以便实现开发人员的具体目标，并且这些决定可能会随着实施例的不同而有所改变。
在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本申请，在附图中仅仅示出了与根据本申请的方案密切相关的装置结构，而省略了与本申请关系不大的其他细节。
应理解的是，本申请并不会由于如下参照附图的描述而只限于所描述的实施形式。在本文中，在可行的情况下，实施例可以相互组合、不同实施例之间的特征替换或借用、在一个实施例中省略一个或多个特征。
图1示出了正侧视观测模式下波束在斜距方位平面分布图，当SAR处在正侧视状态下时，天线距离向切面与雷达斜距平面平行。从图中可以看出，天线方位向切面与雷达方位向方向相平行。此时，距离向方向图和方位向方向图的影响仅仅分别作用于SAR的斜距和方位方向上。因此，在正侧视观测模式下，分别沿着斜距维和方位维进行天线距离、方位方向图校正即可完成天线方向图校正，消除辐射调制效应。
图2示出了斜视观测空间几何示意图，当SAR处在大斜视工作状态下时，观测几何如图2所示。不同于正侧视模式下距离方位垂直分布的情况，其对应的天线距离方位照射历程发生耦合，其距离视角也随之产生变化。图3示出了斜视观测模式下波束在斜距方位平面分布图，从图中可以看出目标点P在被观测过程中，不同多普勒历程对应了不同的天线方位角和距离角。因此，相比于正侧视下，不同多普勒历程下距离角保持固定的情况，呈现了空变的特点。
图4示出了根据本申请实施例的大斜视成像下的SAR天线方向图校正方法的流程框图，方法包括：
步骤S11，针对SAR图像中的每一个目标点，计算目标点的不同多普勒对应的天线二维角，天线二维角包括天线方位角和天线距离角；
具体地，针对图3中的目标点P，计算目标点P的不同多普勒对应的天线二维角，天 线二维角包括天线方位角和天线距离角。这里，目标点P所对应的最近斜距为
Figure 345951DEST_PATH_IMAGE010
，飞行高度 为H，当多普勒为
Figure 551804DEST_PATH_IMAGE007
时：
天线方位角
Figure 416468DEST_PATH_IMAGE001
：
Figure 49574DEST_PATH_IMAGE002
Figure 884675DEST_PATH_IMAGE003
其中，
Figure 628640DEST_PATH_IMAGE004
为瞬时斜视角，
Figure 616319DEST_PATH_IMAGE005
为雷达波长，
Figure 420327DEST_PATH_IMAGE006
为雷达有效速度，θ为斜视角，
Figure 414828DEST_PATH_IMAGE007
为目标 点的多普勒值；
天线距离角
Figure 87117DEST_PATH_IMAGE008
：
Figure 53936DEST_PATH_IMAGE009
其中，ϕ为波束中心视角，H为飞行高度，
Figure 904212DEST_PATH_IMAGE010
为目标点的最近斜距。
步骤S12，基于天线二维角确定目标点P的方位方向图校正曲线和距离方向图校正值；
步骤S13，基于方位方向图校正曲线对目标点P进行方位方向图校正，得到方位方向图校正后的目标点P；
步骤S14，基于距离方向图校正值对方位方向图校正后的目标点P进行距离方向图校正，得到距离方向图校正后的目标点P。
本申请实施例针对SAR图像的每一个目标点均采用上述方法进行校正，当所有目标点均校正结束后，即可实现SAR天线方向图的校正。
本申请实施例的大斜视成像下的SAR天线方向图校正方法，针对SAR大斜视成像观测模式，通过计算目标点多普勒对应天线二维角、方位方向图校正曲线，多普勒域方位方向图校正和距离方向图校正等步骤，实现了对大斜视下的SAR天线方向图校正，去除了因天线方向图调制效应导致的目标散射能量起伏增益变化的影响；该方法利用1维距离向方向图和1维方位向方向图，基于目标最近斜距和斜视角即可解析实现对方向图增益的校正。同时该方法基于SAR图像数据，不与成像算法相耦合，具有较好的实用性、通用性和简便性；该方法能够实现较高精度的大斜视成像SAR天线方向图校正，有效提高非正侧视观测模式下的图像散射系数的准确性和均一性，对大斜视模式下的SAR观测有着重要意义。
在一个实施例中，基于天线二维角确定目标点的方位方向图校正曲线，包括：方位 方向图校正曲线
Figure 323692DEST_PATH_IMAGE011
：
Figure 799673DEST_PATH_IMAGE012
Figure 417736DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 829126DEST_PATH_IMAGE014
为天线方位角，
Figure 611268DEST_PATH_IMAGE015
为
Figure 235147DEST_PATH_IMAGE016
时的天线方位方向图双程增益，
Figure 301192DEST_PATH_IMAGE017
为目标点的最近斜距为
Figure 883483DEST_PATH_IMAGE010
时的天线距离角，
Figure 167570DEST_PATH_IMAGE018
为天线距离角为
Figure 860720DEST_PATH_IMAGE017
时的天线距离方向图双程增益，
Figure 187796DEST_PATH_IMAGE019
为多普勒值为
Figure 65622DEST_PATH_IMAGE007
时的天线方位角，
Figure 946990DEST_PATH_IMAGE020
为天线方位角为
Figure 319197DEST_PATH_IMAGE019
时的天线方位方向图双程增益；
Figure 969621DEST_PATH_IMAGE021
为目标点的 多普勒值为
Figure 487190DEST_PATH_IMAGE007
，目标点的最近斜距为
Figure 855855DEST_PATH_IMAGE010
时的天线距离角，
Figure 766173DEST_PATH_IMAGE022
为天线距离角为
Figure 536683DEST_PATH_IMAGE021
时的天线距离方向图双程增益，
Figure 490732DEST_PATH_IMAGE023
为飞行高度，ϕ为波束中心视角，θ为斜视角。
在一个实施例中，基于天线二维角确定目标点的距离方向图校正值，包括：
目标点的距离方向图校正值
Figure 346693DEST_PATH_IMAGE024
：
Figure 60702DEST_PATH_IMAGE025
其中，
Figure 216877DEST_PATH_IMAGE026
为天线距离角为0时的天线距离方向图双程增益，
Figure 482773DEST_PATH_IMAGE027
为天 线距离角为
Figure 419505DEST_PATH_IMAGE017
时的天线距离方向图双程增益，
Figure 61839DEST_PATH_IMAGE017
为目标点的最近斜距为
Figure 413799DEST_PATH_IMAGE010
时 的天线距离角，
Figure 850596DEST_PATH_IMAGE028
，
Figure 212307DEST_PATH_IMAGE023
为飞行高度，ϕ为波束中心视角，θ为斜 视角。
在一个实施例中，基于方位方向图校正曲线对目标点进行方位方向图校正，得到方位方向图校正后的目标点，包括：
对目标点的图像数据进行方位维傅立叶变换，得到目标点的多普勒图像数据
Figure 517387DEST_PATH_IMAGE029
：
Figure 851416DEST_PATH_IMAGE030
其中，
Figure 68902DEST_PATH_IMAGE031
为目标点的图像数据，
Figure 121172DEST_PATH_IMAGE010
为目标点的最近斜距，t为方位向时间采 样，
Figure 964363DEST_PATH_IMAGE032
为方位维傅立叶变换；
基于方位方向图校正曲线
Figure 215215DEST_PATH_IMAGE011
对目标点的多普勒图像数据
Figure 993816DEST_PATH_IMAGE029
进 行方位方向图校正，得到处理后的图像数据
Figure 408747DEST_PATH_IMAGE033
：
Figure 930996DEST_PATH_IMAGE034
对处理后的图像数据
Figure 98672DEST_PATH_IMAGE033
进行方位维傅里叶逆变换，得到方位方向图校 正后的目标点：
Figure 48173DEST_PATH_IMAGE035
其中，
Figure 684822DEST_PATH_IMAGE036
为方位维傅里叶逆变换，
Figure 807499DEST_PATH_IMAGE037
为方位方向图校正后目标点的 图像数据。
在一个实施例中，基于距离方向图校正值对方位方向图校正后的目标点进行距离方向图校正，得到距离方向图校正后的目标点，包括：
Figure 970627DEST_PATH_IMAGE038
其中，
Figure 215664DEST_PATH_IMAGE039
为距离方向图校正后的目标点的图像数据，
Figure 729822DEST_PATH_IMAGE037
为方位 方向图校正后目标点的图像数据，
Figure 472168DEST_PATH_IMAGE024
为距离方向图校正值。
基于与本申请实施例提供的大斜视成像下的SAR天线方向图校正方法相同的发明构思，本申请实施例还提供一种大斜视成像下的SAR天线方向图校正装置，图5示出了根据本申请实施例提供的大斜视成像下的SAR天线方向图校正装置的结构框图，装置包括：
天线二维角计算模块21，用于针对SAR图像中的每一个目标点，计算目标点的不同多普勒对应的天线二维角，天线二维角包括天线方位角和天线距离角；
方位和距离校正确定模块22，用于基于天线二维角确定目标点的方位方向图校正曲线和距离方向图校正值；
方位方向图校正模块23，用于基于方位方向图校正曲线对目标点进行方位方向图校正，得到方位方向图校正后的目标点；
距离方向图校正模块24，用于基于距离方向图校正值对方位方向图校正后的目标点进行距离方向图校正，得到距离方向图校正后的目标点。
在一个实施例中，天线二维角计算模块21，还用于：
天线方位角
Figure 489803DEST_PATH_IMAGE001
：
Figure 171320DEST_PATH_IMAGE002
Figure 641615DEST_PATH_IMAGE003
其中，
Figure 184723DEST_PATH_IMAGE004
为瞬时斜视角，
Figure 56864DEST_PATH_IMAGE005
为雷达波长，
Figure 909283DEST_PATH_IMAGE006
为雷达有效速度，θ为斜视角，
Figure 929191DEST_PATH_IMAGE007
为目标 点的多普勒值；
天线距离角
Figure 135045DEST_PATH_IMAGE008
：
Figure 737059DEST_PATH_IMAGE009
其中，ϕ为波束中心视角，H为飞行高度，
Figure 635744DEST_PATH_IMAGE010
为目标点的最近斜距。
在一个实施例中，方位和距离校正确定模块22，还用于：
方位方向图校正曲线
Figure 205266DEST_PATH_IMAGE011
：
Figure 214810DEST_PATH_IMAGE012
Figure 123861DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 803235DEST_PATH_IMAGE001
为天线方位角，
Figure 998DEST_PATH_IMAGE015
为
Figure 407708DEST_PATH_IMAGE016
时的天线方位方向图双程增益，
Figure 374527DEST_PATH_IMAGE017
为目标点的最近斜距为
Figure 221873DEST_PATH_IMAGE010
时的天线距离角，
Figure 906932DEST_PATH_IMAGE018
为天线距离角为
Figure 55017DEST_PATH_IMAGE017
时的天线距离方向图双程增益，
Figure 976DEST_PATH_IMAGE019
为多普勒值为
Figure 412366DEST_PATH_IMAGE007
时的天线方位角，
Figure 928929DEST_PATH_IMAGE020
为天线方位角为
Figure 818388DEST_PATH_IMAGE019
时的天线方位方向图双程增益；
Figure 884433DEST_PATH_IMAGE021
为目标点的 多普勒值为
Figure 997882DEST_PATH_IMAGE007
，目标点的最近斜距为
Figure 391954DEST_PATH_IMAGE010
时的天线距离角，
Figure 960470DEST_PATH_IMAGE022
为天线距离角为
Figure 756388DEST_PATH_IMAGE021
时的天线距离方向图双程增益，
Figure 634214DEST_PATH_IMAGE023
为飞行高度，ϕ为波束中心视角，θ为斜视角。
在一个实施例中，方位和距离校正确定模块22，还用于：
目标点的距离方向图校正值
Figure 515582DEST_PATH_IMAGE024
：
Figure 356631DEST_PATH_IMAGE025
其中，
Figure 7055DEST_PATH_IMAGE026
为天线距离角为0时的天线距离方向图双程增益，
Figure 55782DEST_PATH_IMAGE027
为天 线距离角为
Figure 221184DEST_PATH_IMAGE017
时的天线距离方向图双程增益，
Figure 256136DEST_PATH_IMAGE017
为目标点的最近斜距为
Figure 627644DEST_PATH_IMAGE010
时 的天线距离角，
Figure 722639DEST_PATH_IMAGE028
，
Figure 703234DEST_PATH_IMAGE023
为飞行高度，ϕ为波束中心视角，θ为斜 视角。
在一个实施例中，方位方向图校正模块23，还用于：
对目标点的图像数据进行方位维傅立叶变换，得到目标点的多普勒图像数据
Figure 276297DEST_PATH_IMAGE029
：
Figure 511101DEST_PATH_IMAGE030
其中，
Figure 776997DEST_PATH_IMAGE031
为目标点的图像数据，
Figure 979308DEST_PATH_IMAGE010
为目标点的最近斜距，t为方位向时间采 样，
Figure 418380DEST_PATH_IMAGE032
为方位维傅立叶变换；
基于方位方向图校正曲线
Figure 976531DEST_PATH_IMAGE011
对目标点的多普勒图像数据
Figure 210066DEST_PATH_IMAGE029
进 行方位方向图校正，得到处理后的图像数据
Figure 775040DEST_PATH_IMAGE033
：
Figure 814540DEST_PATH_IMAGE034
对处理后的图像数据
Figure 414149DEST_PATH_IMAGE033
进行方位维傅里叶逆变换，得到方位方向图校 正后的目标点：
Figure 631635DEST_PATH_IMAGE035
其中，
Figure 683904DEST_PATH_IMAGE036
为方位维傅里叶逆变换，
Figure 527095DEST_PATH_IMAGE037
为方位方向图校正后目标点的 图像数据。
在一个实施例中，距离方向图校正模块24，还用于：
采用以下公式得到距离方向图校正后的目标点：
Figure 777948DEST_PATH_IMAGE038
其中，
Figure 556548DEST_PATH_IMAGE039
为距离方向图校正后的目标点的图像数据，
Figure 968551DEST_PATH_IMAGE037
为方位 方向图校正后目标点的图像数据，
Figure 490799DEST_PATH_IMAGE024
为距离方向图校正值。
综上，本申请具有以下技术效果：
（1）本申请通过计算瞬时多普勒对应的方位角和距离角来获取方位天线方向图校正曲线，将图像转换到距离多普勒域来实现方位方向图校正，再将数据转换回二维时域，基于目标点中心距离视角实现距离方向图的校正，从而解决了现有正侧视校正方法无法满足大斜视成像下二维天线方向图校正的问题；
（2）本申请基于SAR二维图像数据进行处理，不与成像算法相耦合，该流程适用性强，可与多种成像算法相匹配，不受到SAR成像算法的限制，通用性较好；
（3）本申请距离方位方向图校正曲线方程给出了解析获得校正系数的方法，方法简单快速；校正处理中，只包含快速傅立叶变换和实乘操作，其中不涉及插值和信号滤波计算等处理，处理方案简单易行，具有非常高的处理效率，可以方便的在DSP、FPGA、ARM等多种处理器中实现。
以上所述，仅为本申请的各种实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种大斜视成像下的SAR天线方向图校正方法，其特征在于，包括：
针对SAR图像中的每一个目标点，计算所述目标点的不同多普勒对应的天线二维角，所述天线二维角包括天线方位角和天线距离角；
基于所述天线二维角确定所述目标点的方位方向图校正曲线和距离方向图校正值；
基于所述方位方向图校正曲线对所述目标点进行方位方向图校正，得到方位方向图校正后的目标点；
基于所述距离方向图校正值对所述方位方向图校正后的目标点进行距离方向图校正，得到距离方向图校正后的目标点。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，计算所述目标点的不同多普勒对应的天线二维角，所述天线二维角包括天线方位角和天线距离角，包括：
天线方位角
Figure 14067DEST_PATH_IMAGE001
：
Figure 977343DEST_PATH_IMAGE002
Figure 336780DEST_PATH_IMAGE003
其中，
Figure 478043DEST_PATH_IMAGE004
为瞬时斜视角，
Figure 555720DEST_PATH_IMAGE005
为雷达波长，
Figure 322688DEST_PATH_IMAGE006
为雷达有效速度，θ为斜视角，
Figure 536632DEST_PATH_IMAGE007
为目标点的 多普勒值；
天线距离角
Figure 848796DEST_PATH_IMAGE008
：
Figure 413769DEST_PATH_IMAGE009
其中，ϕ为波束中心视角，H为飞行高度，
Figure 718848DEST_PATH_IMAGE010
为目标点的最近斜距。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，基于所述天线二维角确定所述目标点的方位方向图校正曲线，包括：
方位方向图校正曲线
Figure 52878DEST_PATH_IMAGE011
：
Figure 457314DEST_PATH_IMAGE012
Figure 384950DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 103508DEST_PATH_IMAGE014
为天线方位角，
Figure 682256DEST_PATH_IMAGE015
为
Figure 460857DEST_PATH_IMAGE016
时的天线方位方向图双程增益，
Figure 872859DEST_PATH_IMAGE017
为目标点的最近斜距为
Figure 129528DEST_PATH_IMAGE010
时的天线距离角，
Figure 562783DEST_PATH_IMAGE018
为天线距离角为
Figure 512285DEST_PATH_IMAGE017
时的天线距离方向图双程增益，
Figure 148933DEST_PATH_IMAGE019
为多普勒值为
Figure 474873DEST_PATH_IMAGE007
时的天线方位角，
Figure 762634DEST_PATH_IMAGE020
为天线方位角为
Figure 679775DEST_PATH_IMAGE019
时的天线方位方向图双程增益；
Figure 193933DEST_PATH_IMAGE021
为目标点的 多普勒值为
Figure 933350DEST_PATH_IMAGE007
，目标点的最近斜距为
Figure 950984DEST_PATH_IMAGE010
时的天线距离角，
Figure 632501DEST_PATH_IMAGE022
为天线距离角为
Figure 368376DEST_PATH_IMAGE021
时的天线距离方向图双程增益，
Figure 645905DEST_PATH_IMAGE023
为飞行高度，ϕ为波束中心视角，θ为斜视角。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，基于所述天线二维角确定所述目标点的距离方向图校正值，包括：
目标点的距离方向图校正值
Figure 518046DEST_PATH_IMAGE024
：
Figure 370464DEST_PATH_IMAGE025
其中，
Figure 390373DEST_PATH_IMAGE026
为天线距离角为0时的天线距离方向图双程增益，
Figure 596226DEST_PATH_IMAGE027
为天线 距离角为
Figure 466749DEST_PATH_IMAGE017
时的天线距离方向图双程增益，
Figure 99856DEST_PATH_IMAGE017
为目标点的最近斜距为
Figure 669377DEST_PATH_IMAGE010
时的 天线距离角，
Figure 678922DEST_PATH_IMAGE028
，
Figure 666600DEST_PATH_IMAGE023
为飞行高度，ϕ为波束中心视角，θ为斜视 角。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，基于所述方位方向图校正曲线对所述目标点进行方位方向图校正，得到方位方向图校正后的目标点，包括：
对所述目标点的图像数据进行方位维傅立叶变换，得到目标点的多普勒图像数据
Figure 470608DEST_PATH_IMAGE029
：
Figure 793005DEST_PATH_IMAGE030
其中，
Figure 137399DEST_PATH_IMAGE031
为目标点的图像数据，
Figure 104218DEST_PATH_IMAGE010
为目标点的最近斜距，t为方位向时间采样，
Figure 954493DEST_PATH_IMAGE032
为方位维傅立叶变换；
基于所述方位方向图校正曲线
Figure 639553DEST_PATH_IMAGE011
对所述目标点的多普勒图像数据
Figure 849954DEST_PATH_IMAGE029
进行方位方向图校正，得到处理后的图像数据
Figure 936859DEST_PATH_IMAGE033
：
Figure 223615DEST_PATH_IMAGE034
对所述处理后的图像数据
Figure 130391DEST_PATH_IMAGE033
进行方位维傅里叶逆变换，得到方位方向图校 正后的目标点：
Figure 144483DEST_PATH_IMAGE035
其中，
Figure 161593DEST_PATH_IMAGE036
为方位维傅里叶逆变换，
Figure 478305DEST_PATH_IMAGE037
为方位方向图校正后目标点的图像 数据。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中，基于所述距离方向图校正值对所述方位方向图校正后的目标点进行距离方向图校正，得到距离方向图校正后的目标点，包括：
Figure 997011DEST_PATH_IMAGE038
其中，
Figure 690161DEST_PATH_IMAGE039
为距离方向图校正后的目标点的图像数据，
Figure 361445DEST_PATH_IMAGE037
为方位方向 图校正后目标点的图像数据，
Figure 114637DEST_PATH_IMAGE024
为距离方向图校正值。
7.一种大斜视成像下的SAR天线方向图校正装置，其特征在于，包括：
天线二维角计算模块，用于针对SAR图像中的每一个目标点，计算所述目标点的不同多普勒对应的天线二维角，所述天线二维角包括天线方位角和天线距离角；
方位和距离校正确定模块，用于基于所述天线二维角确定所述目标点的方位方向图校正曲线和距离方向图校正值；
方位方向图校正模块，用于基于所述方位方向图校正曲线对所述目标点进行方位方向图校正，得到方位方向图校正后的目标点；
距离方向图校正模块，用于基于所述距离方向图校正值对所述方位方向图校正后的目标点进行距离方向图校正，得到距离方向图校正后的目标点。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述天线二维角计算模块，还用于：
天线方位角
Figure 120639DEST_PATH_IMAGE001
：
Figure 351900DEST_PATH_IMAGE002
Figure 877691DEST_PATH_IMAGE003
其中，
Figure 801784DEST_PATH_IMAGE004
为瞬时斜视角，
Figure 295083DEST_PATH_IMAGE005
为雷达波长，
Figure 595614DEST_PATH_IMAGE006
为雷达有效速度，θ为斜视角，
Figure 975911DEST_PATH_IMAGE007
为目标点的 多普勒值；
天线距离角
Figure 70906DEST_PATH_IMAGE008
：
Figure 51500DEST_PATH_IMAGE009
其中，ϕ为波束中心视角，H为飞行高度，
Figure 624564DEST_PATH_IMAGE010
为目标点的最近斜距。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述方位和距离校正确定模块，还用于：
方位方向图校正曲线
Figure 116157DEST_PATH_IMAGE011
：
Figure 382054DEST_PATH_IMAGE012
Figure 584365DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 226699DEST_PATH_IMAGE014
为天线方位角，
Figure 581588DEST_PATH_IMAGE015
为
Figure 346282DEST_PATH_IMAGE016
时的天线方位方向图双程增益，
Figure 707993DEST_PATH_IMAGE017
为目标点的最近斜距为
Figure 622859DEST_PATH_IMAGE010
时的天线距离角，
Figure 97834DEST_PATH_IMAGE018
为天线距离角为
Figure 705533DEST_PATH_IMAGE017
时的天线距离方向图双程增益，
Figure 85699DEST_PATH_IMAGE019
为多普勒值为
Figure 679622DEST_PATH_IMAGE007
时的天线方位角，
Figure 133737DEST_PATH_IMAGE020
为天线方位角为
Figure 709075DEST_PATH_IMAGE019
时的天线方位方向图双程增益；
Figure 373275DEST_PATH_IMAGE021
为目标点的 多普勒值为
Figure 895523DEST_PATH_IMAGE007
，目标点的最近斜距为
Figure 76581DEST_PATH_IMAGE010
时的天线距离角，
Figure 26082DEST_PATH_IMAGE022
为天线距离角为
Figure 911999DEST_PATH_IMAGE021
时的天线距离方向图双程增益，
Figure 972359DEST_PATH_IMAGE023
为飞行高度，ϕ为波束中心视角，θ为斜视角。
10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述方位和距离校正确定模块，还用于：
目标点的距离方向图校正值
Figure 10853DEST_PATH_IMAGE024
：
Figure 131256DEST_PATH_IMAGE025
其中，
Figure 770047DEST_PATH_IMAGE040
为天线距离角为0时的天线距离方向图双程增益，
Figure 634098DEST_PATH_IMAGE027
为天线距 离角为
Figure 792678DEST_PATH_IMAGE017
时的天线距离方向图双程增益，
Figure 83982DEST_PATH_IMAGE017
为目标点的最近斜距为
Figure 944491DEST_PATH_IMAGE010
时的天 线距离角，
Figure 612233DEST_PATH_IMAGE028
，
Figure 359740DEST_PATH_IMAGE023
为飞行高度，ϕ为波束中心视角，θ为斜视角。
11.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述方位方向图校正模块，还用于：
对所述目标点的图像数据进行方位维傅立叶变换，得到目标点的多普勒图像数据
Figure 87525DEST_PATH_IMAGE029
：
Figure 169750DEST_PATH_IMAGE030
其中，
Figure 906762DEST_PATH_IMAGE031
为目标点的图像数据，
Figure 777285DEST_PATH_IMAGE010
为目标点的最近斜距，t为方位向时间采样，
Figure 410391DEST_PATH_IMAGE032
为方位维傅立叶变换；
基于所述方位方向图校正曲线
Figure 245492DEST_PATH_IMAGE011
对所述目标点的多普勒图像数据
Figure 255036DEST_PATH_IMAGE029
进行方位方向图校正，得到处理后的图像数据
Figure 977136DEST_PATH_IMAGE033
：
Figure 374619DEST_PATH_IMAGE034
对所述处理后的图像数据
Figure 103541DEST_PATH_IMAGE033
进行方位维傅里叶逆变换，得到方位方向图校 正后的目标点：
Figure 995404DEST_PATH_IMAGE035
其中，
Figure 962223DEST_PATH_IMAGE036
为方位维傅里叶逆变换，
Figure 61767DEST_PATH_IMAGE037
为方位方向图校正后目标点的图像 数据。
12.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述距离方向图校正模块，还用于：
采用以下公式得到距离方向图校正后的目标点：
Figure 746826DEST_PATH_IMAGE038
其中，
Figure 973539DEST_PATH_IMAGE039
为距离方向图校正后的目标点的图像数据，
Figure 794864DEST_PATH_IMAGE037
为方位方向 图校正后目标点的图像数据，
Figure 65309DEST_PATH_IMAGE024
为距离方向图校正值。
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