环视SAR成像处理中的几何失真校正算法

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(完整版)各种SAR成像算法总结,推荐文档

sr
(t)
Wa
t
R(t) c
st
t
2R(t) c
(1.20)
n
Wa
t
R(t) c
p
t
nPRT
2R(t) c
其中，为目标的后向散射特性，Wa (A) 为方位向的天线方向性函数， c 为光速。
sr (t) 经正交解调后的复信号 s(t) 可以表示为：
s(t)
n
Wa
t
R(t) c
s0
t
1.2 SAR 回波信号模型
1.1 节分析了 SAR 成像的基本原理，本节推导 SAR 回波信号的数学模型，
给出 SAR 信号处理的理论基础。
chirp 信号是 SAR 系统中最常用的发射信号形式。假设雷达发射的 chirp 脉
冲串 st (t) 为：
n
st (t) p(t nPRT ) n
(1.19)
1.1 SAR 成像原理
本节以基本的正侧视条带工作模式为例，对 SAR 的成像原理进行分析和讨
论。
正侧视条带 SAR 的空间几何关系如下图所示。图中，αoβ 平面为地平面，
oγ 垂直于 αoβ 平面。SAR 运动平台位于 S 点，其在地面的投影为 G 点。SAR
运动平台的运动方向 Sx 平行于 oβ，速度大小为 va 。SAR 天线波束中心与地面的交点为 C，CG 与运动方向 Sx 垂直；S 与 C 的距离为 Rs ， B1SB2 称为天线波束的方位向宽度，大小为 a 。P 为测绘带内的某一点，一般情况下取斜距平面 CSP 进行分析，称 SAR 运动的方向 Sx 为方位向（或方位维），称天线波束指向
量 fd (t) 为：
fd

SAR影像几何校正研究

科技资讯 SC I EN C E &TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N 信息技术合成孔径雷达,又名微波成像雷达,是指以“合成孔径”原理和脉冲压缩技术为理论基础,以高速数字处理和精确运动补偿为技术条件的高分辨率成像雷达。

S A R是一种高分辨率成像雷达,同时也是一种全天候的遥感对地观测技术,使用它可以在能见度极其恶劣的气候条件下获取类似光学照相的高分辨率雷达影像。

在制图、地质、灾害监测、水文、农业等众多领域有着广泛的使用。

随着星载和机载SAR技术的不断发展,对SAR影像的应用研究也逐步深入。

为了能应用SA R影像进行各种监测和分析统计,并且将SAR影像与其他各种影像进行融合、配准等,需要准确知道其对应的空间位置信息。

当需要知道空间位置信息,或者要进行多时相、多源信息的综合分析时,SAR 影像必须首先进行几何校正处理。

1 SAR简介SAR的工作原理;SAR是利用雷达与目标的相对运动,把雷达在不同位置接收到的目标回波信号进行相干处理,可以使小孔径天线得到大孔径天线的效果,这也是合成孔径的含义所在,采用这种技术的雷达被称为合成孔径雷达。

合成孔径雷达是利用雷达的多普勒效应在工作。

比如坐过火车的人都会有这样一种体验,两列火车交会时,听到对面火车的汽笛声,其音调会随着火车驶近而慢慢提高,远去而慢慢降低,即声波的频率发生变化。

2 SAR影像特征2.1SAR影像几何特征因为SAR的斜距成像特点,所以SAR影像上会出现和光学遥感影像显著不同的几何形变特征。

(1)透视收缩:SAR传感器是斜距测量仪器,它是面向雷达的坡面在S A R 斜距影像上被缩小。

透视收缩的程度与坡度及当地入射角有关。

(2)叠掩:假设目标到SAR方向的当地坡度大小超过了雷达入射角,那么从坡面的顶部反射的信号要先于坡面底部反射信号到达传感器,从而在S A R成像面上就会出现坡的顶、底颠倒的现象,这就是所说的叠掩。

一种新的机载SAR 图像几何校正和定位算法

关键词: 机载合成孔径雷达; 子孔径; 几何校正; 目标定位
中图分类号: TN957151
文献标识码 : A
文章编号: 037222112 ( 2007) 0320553204
A Novel Geometric Calibration a nd Target Location Algorithm for Air2Borne SAR Image
SUN Wen2feng1, 2, CHEN An1, DENG Hai2tao1, YU Gen2miao1, 3
( 1. China Electronic Technology Group Corporation No. 38 Research Institute, Hefei , Anhui 230031, China ; 2. Wuhan Radar Academy , Wuhan, Hubei 430019, China)
勒频率
r( i, j ) = x 2( i , j ) + y2( i , j ) + h2
fa(
i,
j)=
2Kv#
y( i , j ) r(i, j)
( 12)
最后, 在原始图像中选取斜距和多普勒频率最接近 r
#
x y
( 9)
3 几何校正和定位算法
几何校正和定位算法步骤:
第一步: 由式(3) 计算每个像素点在子孔径坐标系
中的坐标( x ( m, n) , y( m, n) ) ;
第二步: 由式( 9) 计算每个像素点的经纬度( b ( m,
n ) , a ( m, n) ) . 所需的坐标系旋转角 A在得到 GPS 给出

双站SAR图像几何失真校正方法研究

（ｙＬａ．ｏｄｒＳｇａｏｅｓｎ，ＸｉｉｎＵｎｖ，Ｘｉｎ７０７，Ｃｈｎ）ＫｅｂｆＲａａｉｎｌＰｒｃｓｉｇｄａｉ． ’ １０１ａｉａ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｈｘｓｅｃｆｔｅｄｆｅｅｃｓｉｑｉｔａｇｅａｄｖｌｃｔｅｗｅｎｔａｓｉｅｎｅｅｖｒｅｅｉｔｎｅｏｈｉｒｎｅｎｓｕｎｎｌｎｅｏｉｙｂｔｅｒｎｍｔｒａｄｒｃｉｅｆｔ
双站ＳＡＲ图像几何失真校正方法研究
易予生，张林让，刘昕，刘楠，张波
（安电子科技大学雷达信号处理重点实验室，西西安：针对双站合成孔径雷达（ＡＲ中由于发射机、收机斜视角和速度的不同导致获取图像存在几Ｓ）接
ｉｈｉｔｔｃｓｎｈｔｐｒｕｅｒｄｒＳｎｔｅｂｓａｉｙｔｅｉａｅｔｒａａ（ＡＲ）ｍａｅｈｍａｉｇｒｓｌｉｔｒｅｃｋｓｔｅｉｇｎｅｕｔｄｓｏｔｄ．ＴｈｓｐｐｒｃｎｅｎｓｉａｅｏｃｒｓｔｅｉｓｅｏｉｔｔＡＲｇｅｍｅｒｃｃｒｅｔｎ．ＡｃｏｄｎｏｔｅｇｏｔｙｏｈｉｔｔｃＳｈｓｕｆｂｓａｉＳｃｉｍａｅｇｏｔｉｏｒｃｉｏｃｒｉｇｔｈｅｍｅｒｆｅｂｓａｉＡＲ，ｔｅｔｈｓａｔｒｎｅｈｓｏｙｉｐｒｉｕａｌｎｌｚｄ．Ｉｄｉｏ，ｔｅｅｕｖｌｎｈｓｅｔｒ（Ｃ）ｍｅｈｄｉｌｎａｇｉｔｒｓａｔｌｒｙａａｙｅｃｎａｄｔｎｈｑｉａｅｔｐａｅｃｎｅＥＰ，ｔｏｓｉ

环视SAR成像处理中的几何失真校正方法

２ＣｌｇｆｎｏｍａｉｎＳｉｎｅａｄＴｃｎｌｇ，ＮａｊｎｎｖｒｉｆｒｎｕｉｓＡｓｒｎｕｉｓＮａｊｎｉｎｓ０１，Ｃｉａ．ｏｌｅｏｆｒｔｃｅｃｎｅｈｏｏｙｅＩｏｎｉｇＵｉｅｓｔｏｏａｔｃ＆ｙＡｅｔｏａｔ，ｎｉｇＪａｇｕ２１０６ｃｈｎ）
ＧｅｍｅｒｃｄｓｏｔｏｏｒｃｉｎｉｈｉｃｌｒｓａｎｎＡＲｍａｉｇｐｏｅｓｎｏｔｉｉｔｒｉｎｃｒｅｔｏｎｔｅｃｒｕａｃｎｉｇＳｉｇｎｒｃｓｉｇ
ＧＡＯ－ｈｅＺＨＵｉｙｎＹｅｓｎｇ，Ｄａ－ｉ（．ｅａｔｎｆｌｃｒｎｃＥｇｎｅｉｇＳａｇａｉｏＴｎｉｅｓｔ，Ｓａｇａ２０４１Ｄｐｒｍｅｔｅｔｉｎｉｅｒ，ｈｎｈｉａｏｇＵｎｖｒｉｏＥｏｎＪｙｈｎｈｉ０２０，Ｃｉａｈｎ；
ＡｂｔａｔＣｒｕａｃｎｉｇＳｎｈｔｐｒｒａａ（Ａｗｒｓｉｅｍ—ｃｎｍｏｅｓｒｃ：ｉｌｒａｎｎｙｔｅｉＡｅｔｅＲｄｒＳＲ）ｏｋｎｂａｓａｄ，ｗｈｓａａｃｓｃｕｏｅｒｄｒ
ａｔｎｏｉａｌｃｎｔｅｐｃｏｔｅｖｒｉａｉｅｔｏｎｅｎａｃｎｃｌｙｓａｓｗｉｈｒｓｅｔｔｈｅｃｌห้องสมุดไป่ตู้ｄｒｃｉｎ，ＳｈｔｔｅｉａｅｏｕｌｃｒｕａｒａｔＯｔａｈｍｇｓｆｆｌｉｃｌｒａｅ

弹载SAR图像几何失真校正误差分析

第29卷第2期电子与信息学报 Vol.29No.2 2007年2月 Journal of Electronics & Information Technology Feb. 2007弹载SAR 图像几何失真校正误差分析俞根苗①②邓海涛② 吴顺君①①(西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室西安 710071)②(华东电子工程研究所合肥 230031)摘要：该文主要讨论了弹载侧视合成孔径雷达(SAR)在导弹下降飞行过程中所获取图像的几何失真校正及其误差分析问题。

由于要求成像的过程中，弹体的高度在不断减小，SAR 图像存在严重的几何失真,该文根据成像过程中的几何关系，说明了采用子孔径RD 算法获得的SAR 图像几何失真的校正方法，着重对校正后图像的几何失真误差进行了分析，通过成像处理仿真试验验证了几何校正方法以及误差分析的正确性。

关键词：合成孔径雷达；几何失真校正；误差分析；弹载SAR中图分类号：TN958 文献标识码：A 文章编号：1009-5896(2007)02-0383-04Error Analysis of Geometric Distortion Correctionof Missile-Borne SAR ImageYu Gen-miao①②Deng Hai-tao ② Wu Shun-jun①①(National Key Lab of Radar Signal Processing , Xidian University , Xi’ an 710071, China ) ②(East China Research Institute of Electronic and Engineering , Hefei 230031, China )Abstract : The paper concerns the error analysis of image geometric distortion correction for missile-borne side-looking SAR. Because of the decrease of altitude during SAR operation, the SAR image obtained by common used imaging algorithm is seriously distorted. In the paper, the geometric distortion correction method of the SAR image related to subaperture RD algorithm is presented. Especially, the errors of geometric distortion correction are analyzed. The effectiveness of the method and error analysis of the geometric distortion correction are demonstrated by simulation.Key words : Synthetic Aperture Radar(SAR); Geometric distortion correction; Error analysis; Missile borne SAR1 引言组合导航系统是精确制导武器的重要发展方向。

环视SAR几何失真校正误差分析及补偿技术研究

Ａｂｔａｔｒｕａ — ｃｎＳｓｒｃ：ＣｉｃｌｒＳａＡＲｓｍａｎｙｕｅｏｃｎａｃｉｇｉｈｒｃｓｎｇｉｅｓｉｓｗｈｒｅｍｅｒｉｉｌｓｄｆｒｓｅｅｍｔｈｎｎｔｅｐｅｉｉ－ｕｄｄｍｉｓｌ．ｅｅｇｏｔｙｏｅ
（ｏｅｆｒａｏｃｎｅｎｅｎｌｙＮｎｉｎｖｒｉｅｎｕｉｄｓｏａｔｓＮｎｎ０１，ｈａＣｌｇｏＩｏｍｔｎＳｉｃａｄＴｃｏｇ，ａｊｇＵｉｅｔｏＡｒａｔｓｎｔｎｕｉ，ａｊｇ１０６Ｃｉ）ｌｅｆｎｉｅｈｏｎｓｙｆｏｃａＡｒｃｉ２ｎ
Hale Waihona Puke 环视ＳＲ几何失真校正误差分析及补偿技术研究Ａ
毛新华
摘
朱岱寅
李
勇
朱兆达
２０１）１０６
（南京航空航天大学信息科学与技术学院南京
要：环视合成孔径雷达（ｒｌ — ａＲ主要用于在导弹精确末制导中进行景象匹配，成像几何精度对最终ｃｃａｓｎＡ）ｉｕｒｃＳ
ｅｔｍａｔｏｓｉｉｎ
１引言
合成孔径雷达（Ｒ常用的成像模式有条带式、扫描式Ｓ）Ａ
和聚束式，这３种模式的成像区域均位于雷达飞行路线的一侧，但在某些特殊场合，例如对地攻击精确末制导中为了与已有参考图像准确匹配，需要得到在飞行路线下方周围区域
ａｍｐｅｓｔｏｅｈｎｑｅｏｒｕａ — ｃｎＳｎｄＣｏｎａｉｎＴｃｉｕｓｆｒＣｉｃｌｒＳａＡＲ

弹载SAR图像几何失真校正误差分析

航系统（ｅｉａｉｔｎＳｓｅＩｒａＮｖａｉｙｔｍ，ＩＳ／形匹配、ＩＳｎｔｌｇｏＮ）地Ｎ／
ｏｉｓｌ— ｒＡＲｍａｅｆＭｓｉｅＢｏｎｅＳＩｇ
Ｙｎｍｉ０ ② ｕＧｅ．ａ ① ＤｅｇＨａ．ｏｎｉａ ② ｔ
，
ＷｕＳｕ．ｎｈｎｊ ① ｕ
① ＮａｉｎｌｙＬｂｏａａｉｎｌｒｃｓｉｇＸｄａｎｖｒｉ， ’ ｎ７０７，ｈｎ）（ｔａａｆＲｄｒＳｇａｏｅｓｎｉｉｎＵｉｅｓｔＸｉａ１０１ＣｉａｏＫｅＰｙ ②（ａｔｈｎｓａｃｎｔｕｅｏｅｔｉａｄＥｇｎｅｉｇＨｅｅ３０１ＣｉａＥｓＣｉａＲｅｅｒｈＩｓｉｔｆｃｍｎｃｎｎｉｅｒｎ，ｆｉ０３航系统是精确制导武器的重要发展方向。惯性导
２弹载ＳＡＲ工作的几何关系【。】
如图１所示，图巾曲线ＡＢ表示弹载ＳＡＲ的运动路径，
且在图巾所示坐标系的ｙｚ面内，Ａ点位于Ｄ轴上，图ｏ平ｚ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｈｐｐｒｃｎｅｎｔｅｒｏｎｌｓｓｏｍａｅｇｏｅｒｃｉｔｒｉｎｃｒｅｔｏｏｍｉｓｌ－ｏｎｅａｅｏｃｒｓｈｅｒｒａａｙｉｆｉｇｅｍｔｉｄｓｏｔｏｏｒｃｉｎｆｒｓｉｂｒｅｅｓｄ —ｏｋｎＡＲ．ｃｕｓｆｔｅｄｃｅｓｆａｔｔｄｕｉｇＳｉｅｌｏｉｇＳＢｅａｅｏｈｅｒａｅｏｌｉｕｅｄｒｎＡＲｐｒｔｏ，ｈＡＲｏｅａｉｎｔｅＳｉｇｂａｎｄｂｏｍａｅｏｔｉｅｙｃｍｍｏｎｕｅａｉｇａｇｒｔｍｓｓｒｕｌｉｔｒｅ．ｎｔｅｐｐｒｔｅｇｏｔｉｉｔｒｉｎｃｒｅｔｏｔｏｆｈＡＲｓｄｉｇｎｌｏｉｈｉｅｉｓｙｄｓｏｔｄＩｈａｅ，ｈｅｍｅｒｃｄｓｏｔｏｏｒｃｉｎｍｅｈｄｏｅＳｍｏｔｉａｅｒｌｔｄｔｓｂｐｒｕｅＲＤｌｏｉｈｉｒｓｎｅＥｐｃａｌ，ｈｒｏｓｏｅｍｅｒｃｄｉｔｒｉｎｃｒｅｔｏｍｇｅａｅｏｕａｅｔｒａｇｒｔｍｐｅｅｔｄ．ｓｅｉｌｔｅｅｒｒｆｏｔｉｓｏｔｏｏｒｃｉｎｓｙｇａｅａａｙｅｒｎｌｚｄ．Ｔｈｆｅｔｖｎｓｆｔｅｍｅｈｄａｄｅｒｒａａｙｉｆｔｅｅｍｅｒｃｉｔｒｉｎｃｒｅｔｏｒｅｅｆｃｉｅｅｓｏｈｔｏｎｒｏｎｌｓｓｏｈｇｏｔｉｄｓｏｔｏｏｒｃｉｎａｅ

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环视SAR成像处理中的几何失真校正算法
前言合成孔径雷达（SAR）的传统成像模式包含条带式、聚束式和扫描式，其示意图见图1（a～c）。

从图中阴影部分所示的雷达波束足印区域可见，这3种模式的成像带均位于雷达飞行路线的一侧，但在某些特殊场合，例如对地精确攻击制导时为了与已有参照图像准确匹配，需要得到在飞行路线下方环形区域的SAR图像。

环视工作模式是为解决该问题而设计的一种特殊的SAR成像模式，它通过雷达天线以垂直方向为轴线的圆锥扫描来不断获取机身360°范围内的地面雷达回波，进而再通过信号处理方法得到环视SAR图像，其成像示意图见图1（d）。

环视模式SAR主要搭载各类战略或战术导弹，其目的是采用SAR成像技术提高中、远程导弹的精确制导能力［。

弹载环视SAR系统采用景象匹配的方法来实现定位和制导。

系统利用得到的目标或目标周围景物的实时高分辨率雷达图像，与预存的基准图进行配准比较，得到运动平台相对于预定轨道的位置偏差，从而形成导引指令，控制命中目标。

这种雷达成像制导方式与传统的红外成像和电视成像相比，具有受天气条件影响小，可昼夜工作，能穿透遮蔽烟雾、伪装及掩体成像，作用距离远，分辨率高等优点。

由于景像匹配制导应用的需要，环视SAR成像结果必须满足很高的几何精度。

通常，系统要求输出图像坐标系为大地坐标系，且球半径几何误差小于一个分辨单元。

但是，由于系统工作在天线旋转扫描的条件下，因而在任意波束指向上获得的SAR子图像存在严重的几何失真，且子图像的几何失真度会随着斜视角的增大以及雷达平台非规则运动的愈加剧烈而显著恶化。

因此，精确地实现子图像几何失真校正是环视SAR信号处理流程中的关键步骤。

对弹载SAR图像的几何校正研究是一个热点问题。

目前，多数研究成果的研究对象是聚束式或条带式SAR系统;对环视模式的成像也进行了初步的仿真研究。

本文针对环视SAR 成像条件的特殊性，提出了一种先完成图像聚焦处理，再逐点计算校正点映射坐标的距离多普勒域图像几何失真校正算法。

以线性距离多普勒（RD）算法生成聚焦子图像为前提，。