基于卫星SAR图像的弹载SAR图像成像方法及装置

摘要

本发明公开了一种基于卫星SAR图像的弹载SAR图像成像方法及装置，该方法包括以下步骤：根据目标区域的预设区域SAR图像的分辨率和目标区域的DEM高程信息确定初始三维场景模型；根据预设雷达平台参数确定初始三维场景模型的位置；旋转初始三维场景模型，得到旋转三维场景模型；在雷达平台的波束照射下对旋转三维场景模型进行校正，得到校正三维场景模型；根据校正三维场景模型进行回波仿真并进行成像，得到弹载SAR图像。本发明可以通过改变不同的轨迹参数信息，完成同一场景不同轨迹角度下的成像，可以用于弹道的模拟，通过比对成像效果寻找最优弹道，使得景象匹配导弹跟踪效果更佳。

权利要求

1.一种基于卫星SAR图像的弹载SAR图像成像方法，其特征在于，包括以下步骤：获取目标区域的预设区域卫星SAR图像的数据矩阵、分辨率和对应的DEM高程信息；

根据目标区域的预设区域卫星SAR图像的分辨率和所述目标区域的DEM高程信息确定初始三维场景模型；

根据预设雷达平台参数对初始三维场景模型进行不同的位移，得到不同的轨迹仿真，确定所述不同的轨迹下的所述三维场景模型的位置；

旋转所述初始三维场景模型，得到旋转三维场景模型，以实现雷达平台的波束中心在水平面的投影与雷达平台的速度在水平面投影的夹角为预设角度；

在所述雷达平台的波束照射下对所述旋转三维场景模型进行校正，得到校正三维场景模型；

对所述旋转三维场景模型进行校正，包括：

计算在所述雷达平台的波束照射下所述旋转三维场景模型的阴影遮挡点；去除所述阴影遮挡点和对应的后向散射系数；

根据所述校正三维场景模型进行回波仿真并进行成像，得到弹载SAR图像。

2.根据权利要求1所述的一种基于卫星SAR图像的弹载SAR图像成像方法，其特征在于，所述根据目标区域的预设区域卫星SAR图像的分辨率和所述目标区域的DEM高程信息确定初始三维场景模型，包括：将所述预设区域卫星SAR图像的分辨率作为点间距确定多个场景点的坐标，所述多个场景点构成重构矩阵；其中，所述重构矩阵与所述预设区域卫星SAR图像的数据矩阵大小相同；

根据所述重构矩阵和所述DEM高程信息确定初始三维场景模型。

3.根据权利要求1所述的一种基于卫星SAR图像的弹载SAR图像成像方法，其特征在于，所述计算在所述雷达平台的波束照射下所述旋转三维场景模型的阴影遮挡点，包括：根据所述预设区域卫星SAR图像的分辨率对所述旋转三维场景模型中的旋转场景点进行列分割，得到多个场景列数据；

对于每个场景列数据，根据每个旋转场景点的坐标和所述雷达平台的高度确定阴影遮挡点。

4.根据权利要求3所述的一种基于卫星SAR图像的弹载SAR图像成像方法，其特征在于，所述对于每个场景列数据，根据每个旋转场景点的坐标和所述雷达平台的高度确定阴影遮挡点，包括：对于每个场景列数据，根据每个旋转场景点的坐标和所述雷达平台的高度依次确定每个旋转场景点的点角度；

若当前点角度小于前一个点角度，则前一个点角度对应的旋转场景点确定为阴影遮挡点；

若当前点角度大于或等于前一个点角度时，则继续判断下一个点角度与其前一个点角度的大小，当连续判断的n个点角度均大于前一个点角度时，继续判断下一个点角度直至当前点角度小于其前一个点角度时，将该前一个点角度作为峰值；

继续判断下一个点角度是否小于所述峰值，若小于，则该下一个点角度对应的旋转场景点确定为阴影遮挡点，直至当前角度大于或等于所述峰值。

5.根据权利要求1所述的一种基于卫星SAR图像的弹载SAR图像成像方法，其特征在于，所述根据所述校正三维场景模型进行回波仿真并进行成像，得到弹载SAR图像，包括：根据所述校正三维场景模型进行回波仿真，得到仿真回波信号；

根据所述仿真回波信号进行成像，得到弹载SAR图像。

6.根据权利要求5所述的一种基于卫星SAR图像的弹载SAR图像成像方法，其特征在于，所述根据所述仿真回波信号进行成像，得到弹载SAR图像，包括：对所述仿真回波信号进行距离向快速傅里叶变换，得到第一回波信号；

构造线性距离走动校正及多普勒中心一致补偿函数；

将第一回波信号与所述线性距离走动校正及多普勒中心一致补偿函数进行点乘，得到第二回波信号；

构建距离弯曲校正函数以及距离脉压与二次距离脉压函数；

对所述第二回波信号进行方位快速傅里叶变换后与所述距离弯曲校正函数以及所述距离脉压与二次距离脉压函数点乘，再进行二维的快速逆傅里叶变换，得到弹载SAR图像。

7.一种基于卫星SAR图像的弹载SAR图像成像装置，其特征在于，包括：获取模块，用于获取目标区域的预设区域卫星SAR图像的数据矩阵、分辨率和对应的DEM高程信息；

第一确定模块，用于根据目标区域的预设区域卫星SAR图像的分辨率和所述目标区域的DEM高程信息确定初始三维场景模型；

第二确定模块，用于根据预设雷达平台参数对初始三维场景模型进行不同的位移，得到不同的轨迹仿真，确定所述不同的轨迹下的所述三维场景模型的位置；

第三确定模块，用于旋转所述初始三维场景模型，得到旋转三维场景模型，以实现雷达平台的波束中心在水平面的投影与雷达平台的速度在水平面投影的夹角为预设角度；

校正模块，用于在所述雷达平台的波束照射下对所述旋转三维场景模型进行校正，得到校正三维场景模型；对所述旋转三维场景模型进行校正，包括：计算在雷达平台的波束照射下旋转三维场景模型的阴影遮挡点；去除阴影遮挡点和对应的后向散射系数；

成像模块，用于根据所述校正三维场景模型进行回波仿真并进行成像，得到弹载SAR图像。

8.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

存储器，用于存放计算机程序；

处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现权利要求1‑6任一项所述的方法步骤。

说明书

基于卫星SAR图像的弹载SAR图像成像方法及装置

技术领域

[0001] 本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种基于卫星SAR图像的弹载SAR图像成像方法及装置。

背景技术

[0002] SAR基准图制备技术是SAR景象匹配制导系统中的一项关键技术，其制备方法的选择决定了景象匹配制导系统的总体性能。在弹载SAR匹配制导系统中，为了获得较高的制导精度，除了对匹配方法的性能有较高要求外，还必须考虑选择合适的匹配区域，这样才能使高性能的匹配方法发挥最大的功效。目前的武器精确制导为了达到更精确的目的，所以将制导技术和SAR成像技术相结合的弹载SAR景象匹配制导得到了越来越多的关注。该类制导系统可以全天候、全天时的工作，而且抗干扰能力很强，是当前景象匹配制导系统发展的主流。

[0003] 现有的利用机载平台获取SAR图像，对于所需的山地等地区，某一特定航迹就只能获取该航迹下的SAR图像，想要进行多航迹成像，则每条航迹都需要机载平台进行SAR成像，结果获取成本较高，航迹可供选择太多，无法一一进行飞行成像。所以该方法广泛应用于平原地区的基准图制备，平原地区高程差较小，不同的飞行轨迹也能得到近乎相同的成像结果，所以景象匹配效果较佳，但当用于高程起伏较大的山地地区，由于不同轨迹成像效果差距较大，在基准图确定的情况下，此时景象匹配跟踪算法效果较差，从而无法适用于高程差较大的复杂地形。

发明内容

[0004] 为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于卫星SAR图像的弹载SAR图像成像方法、装置及电子设备。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

[0005] 本发明实施例第一方面提供一种基于卫星SAR图像的弹载SAR图像成像方法，包括以下步骤：

[0006] 根据目标区域的预设区域SAR图像的分辨率和所述目标区域的DEM高程信息确定初始三维场景模型；

[0007] 根据预设雷达平台参数确定所述初始三维场景模型的位置；

[0008] 旋转所述初始三维场景模型，得到旋转三维场景模型，以实现雷达平台的波束中心在水平面的投影与雷达平台的速度在水平面投影的夹角为预设角度；

[0009] 在所述雷达平台的波束照射下对所述旋转三维场景模型进行校正，得到校正三维场景模型；

[0010] 根据所述校正三维场景模型进行回波仿真并进行成像，得到弹载SAR图像。

[0011] 在本发明的一个实施例中，所述方法还包括：

[0012] 获取目标区域的预设区域SAR图像的数据矩阵、分辨率和对应的DEM高程信息。

[0013] 在本发明的一个实施例中，所述根据目标区域的预设区域SAR图像的分辨率和所述目标区域的DEM高程信息确定初始三维场景模型，包括：

[0014] 将所述预设区域SAR图像的分辨率作为点间距确定多个场景点的坐标，所述多个场景点构成重构矩阵；其中，所述重构矩阵与所述预设区域SAR图像的数据矩阵大小相同；

[0015] 根据所述重构矩阵和所述DEM高程信息确定初始三维场景模型。

[0016] 在本发明的一个实施例中，在所述雷达平台的波束照射下对所述旋转三维场景模型进行校正，得到校正三维场景模型，包括：

[0017] 计算在所述雷达平台的波束照射下所述旋转三维场景模型的阴影遮挡点；

[0018] 去除所述阴影遮挡点和对应的后向散射系数，得到校正三维场景模型。

[0019] 在本发明的一个实施例中，所述计算在所述雷达平台的波束照射下所述旋转三维场景模型的阴影遮挡点，包括：

[0020] 根据所述预设区域SAR图像的分辨率对所述旋转三维场景模型中的旋转场景点进行列分割，得到多个场景列数据；

[0021] 对于每个场景列数据，根据每个旋转场景点的坐标和所述雷达平台的高度确定阴影遮挡点。

[0022] 在本发明的一个实施例中，所述对于每个场景列数据，根据每个旋转场景点的坐标和所述雷达平台的高度确定阴影遮挡点，包括：

[0023] 对于每个场景列数据，根据每个旋转场景点的坐标和所述雷达平台的高度依次确定每个旋转场景点的点角度；

[0024] 若当前点角度小于前一个点角度，则前一个点角度对应的旋转场景点确定为阴影遮挡点；

[0025] 若当前点角度大于或等于前一个点角度时，则继续判断下一个点角度与其前一个点角度的大小，当连续判断的n个点角度均大于前一个点角度时，继续判断下一个点角度直至当前点角度小于其前一个点角度时，将该前一个点角度作为峰值；

[0026] 继续判断下一个点角度是否小于所述峰值，若小于，则该下一个点角度对应的旋转场景点确定为阴影遮挡点，直至当前角度大于或等于所述峰值。

[0027] 在本发明的一个实施例中，所述根据所述校正三维场景模型进行回波仿真并进行成像，得到弹载SAR图像，包括：

[0028] 根据所述校正三维场景模型进行回波仿真，得到仿真回波信号；

[0029] 根据所述仿真回波信号进行成像，得到弹载SAR图像。

[0030] 在本发明的一个实施例中，所述根据所述仿真回波信号进行成像，得到弹载SAR图像，包括：

[0031] 对所述仿真回波信号进行距离向快速傅里叶变换，得到第一回波信号；

[0032] 构造线性距离走动校正及多普勒中心一致补偿函数；

[0033] 将第一回波信号与所述线性距离走动校正及多普勒中心一致补偿函数进行点乘，得到第二回波信号；

[0034] 构建距离弯曲校正函数以及距离脉压与二次距离脉压函数；

[0035] 对所述第二回波信号进行方位快速傅里叶变换后与所述距离弯曲校正函数以及所述距离脉压和所述二次距离脉压函数点乘，再进行二维的快速逆傅里叶变换，得到弹载SAR图像。

[0036] 本发明实施例第二方面提供一种基于卫星SAR图像的弹载SAR图像成像装置，包括：

[0037] 第一确定模块，用于根据目标区域的预设区域SAR图像的分辨率和所述目标区域的DEM高程信息确定初始三维场景模型；

[0038] 第二确定模块，用于根据预设雷达平台参数确定所述初始三维场景模型的位置；

[0039] 第三确定模块，用于旋转所述初始三维场景模型，得到旋转三维场景模型，以实现雷达平台的波束中心在水平面的投影与雷达平台的速度在水平面投影的夹角为预设角度；

[0040] 校正模块，用于在所述雷达平台的波束照射下对所述旋转三维场景模型进行校正，得到校正三维场景模型；

[0041] 成像模块，用于根据所述校正三维场景模型进行回波仿真并进行成像，得到弹载SAR图像。

[0042] 本发明实施例第三方面提供一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

[0043] 存储器，用于存放计算机程序；

[0044] 处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现本发明实施例第一方面提供的方法步骤。

[0045] 本发明的有益效果：

[0046] 本发明通过利用星载SAR图像和高程信息进行目标区域的仿真成像，可以实现航迹的SAR成像仿真，因此可以通过改变不同的轨迹参数信息，完成同一场景不同轨迹角度下的成像，可以用于弹道的模拟，通过比对成像效果寻找最优弹道，使得景象匹配导弹跟踪效果更佳，仿真结果还可以作为景象匹配基准图使用。

[0047] 以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

[0048] 图1为本发明实施例提供的一种基于卫星SAR图像的弹载SAR图像成像方法的流程示意图；

[0049] 图2为本发明实施例提供的一种基于卫星SAR图像的弹载SAR图像成像方法的几何模型示意图。

具体实施方式

[0050] 下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

[0051] 实施例一

[0052] 如图1所示，本发明实施例第一方面提供一种基于卫星SAR图像的弹载SAR图像成像方法，包括以下步骤：

[0053] 步骤10，根据目标区域的预设区域SAR图像的分辨率和目标区域的DEM高程信息确定初始三维场景模型。

[0054] 在本步骤之前，先获取目标区域的预设区域SAR图像的数据矩阵、分辨率和对应的DEM高程信息。具体地，首先，进行信号参数的设置，包括信号载频、带宽、调频率、波束宽度等一系列常规SAR线性调频信号参数；同时对雷达平台的速度(三维速度)、俯仰角 、方位角 、雷达平台高度 ，斜距 进行设置，可以通过更改雷达平台的位置参数，完成不同弹道轨迹的仿真。随后，从数据库中读取预设区域SAR图像的数据矩阵，矩阵中的值(灰度值)作为后向散射系数，同时在数据库中获取预设区域SAR图像对应的DEM高程信息。

[0055] 目前的星载SAR的使用也愈加广泛，星载SAR的分辨率也在逐步提高，我国GF‑3号卫星也成为了拥有最多成像模式的卫星，依托于GF‑3号卫星，目前我们获得国家的区域SAR图像也更加简单，分辨率也更高，能满足弹载景象匹配制导的需求，因此在此基础之上，本方法利用所选目标区域的GF‑3号SAR图像进行仿真模拟不同弹道下场景的弹载SAR成像结果。同时InSAR可以充分利用雷达回波信号中所携带的相位信息来获得地表的三维高程信息。目前获取高程信息也比较简单，我国大部分地区都完成了高程的测量。

[0056] 然后确定初始三维场景模型，具体包括步骤11‑步骤12：

[0057] 步骤11，将预设区域SAR图像的分辨率作为点间距确定多个场景点的坐标，多个场景点构成重构矩阵，其中，重构矩阵与区域SAR图像的数据矩阵大小相同。

[0058] 根据分辨率作为点间距进行场景点的布置，可以确定每个场景点的二维坐标，预设区域SAR图像的数据矩阵中的值作为对应点的后向散射系数。

[0059] 步骤12，根据重构矩阵和DEM高程信息确定初始三维场景模型。对DEM高程信息进行插值使之矩阵大小与重构矩阵大小相同，然后将DEM高程信息对应添加至重构矩阵中，从而确定每个场景点的 三维坐标。其中，初始三维场景的中心位于坐标原点。

[0060] 步骤20，根据预设雷达平台参数确定初始三维场景模型的位置。预设雷达平台参数包括雷达平台的速度(三维速度)、俯仰角 、方位角 、雷达平台高度 ，斜距 。具体地，如图2所示， 表示雷达平台与场景中心P之间的距离(斜距)， 表示雷达平台相距地面的高度， 表示雷达轨迹与水平面之间的夹角， 表示雷达波束中心与水平面之间的夹角， 表示平台的飞行速度， 表示波束中心在水平面投影与速度在水平面投影的夹角。将初始三维场景在坐标系中平移以使平移后的上述参数的值等于上述步骤中信号参数设置的相应参数的值。初始三维场景平移之后则确定了雷达平台轨迹，通过更改预设雷达平台参数可以对初始三维场景模型进行不同的平移，从而能够得到不同的轨迹仿真。

[0061] 步骤30，基于确定的位置旋转初始三维场景模型，得到旋转三维场景模型，以实现雷达平台的波束中心在水平面的投影与雷达平台的速度在水平面投影的夹角为预设角度。弹载轨迹通常为大前斜成像，在此条件下，阴影遮挡的计算比较不方便，对此，本实施例采用将场景移至轨迹的正侧视角度进行阴影的计算，通过将布置好的场景旋转以此来达到大前斜角度下的波束角度。即通过将场景布置于轨迹的正侧面 ，通过旋转场景来达到模拟不同轨迹下的遮挡效果，在此条件下阴影的计算会更加便捷。设雷达轨迹飞行高度(雷达平台高度)为 ，平移后的初始三维场景模型与雷达平台的斜距为 由于存在垂直于地面的速度即 轴速度，所以在每一个方位向 时刻雷达平台与平移后的初始三维场景模型场景的相对高度和斜距都会发生变化。此时轨迹与平移后的初始三维场景模型的俯仰角 ，由于将平移后的初始三维场景模型移至正侧视，所以平移后的
初始三维场景模型旋转后雷达平台的波束中心在水平面的投影与雷达平台的速度在水平面投影的夹角 。

[0062] 步骤40，在雷达平台的波束照射下对旋转三维场景模型进行校正，得到校正三维场景模型。步骤40包括步骤41‑步骤42：

[0063] 步骤41，计算在雷达平台的波束照射下旋转三维场景模型的阴影遮挡点。步骤41包括步骤411‑步骤412：

[0064] 步骤411，根据预设区域SAR图像的分辨率对旋转三维场景模型中的旋转场景点进行列分割，得到多个场景列数据。由于存在旋转，所以场景的点的坐标会发生改变，初始三维场景模型平移后，初始三维场景模型中的场景点对应为平移后的场景点，将平移后的初始三维场景模型旋转后，平移后的场景点旋转后为旋转场景点。本发明需要对旋转三维场景模型每一个方位向进行计算，需要将间距小于分辨率 的旋转场景点作为同一列，具体地，首先根据分辨率对旋转三维场景模型进行列划分，可以得到每列的宽度对应的横坐标范围，然后判断每个旋转场景点的 坐标是否在某个横坐标范围内，若在范围内，则认为该旋转场景点为该范围对应的那一列的元素，即对旋转三维场景模型完成了条状切割，也即是该场景按照分辨率分割为多个场景列数据。其中，对于 坐标等于横坐标范围的端点坐标的旋转场景点，则同时作为相邻两列的元素即可。

[0065] 步骤412，对于每个场景列数据，根据每个旋转场景点的坐标和雷达平台的高度确定阴影遮挡点。通过计算旋转三维场景模型的每一列与雷达平台的高度之间的角度进行阴影判断。阴影判断的具体步骤如下：

[0066] 对于每个场景列数据，根据每个旋转场景点的坐标和雷达平台的高度依次确定每个旋转场景点的点角度。若当前点角度小于前一个点角度，则前一个点角度对应的旋转场景点确定为阴影遮挡点，并继续计算和判断下一个旋转场景点的点角度。若当前点角度大于或等于前一个点角度时，则继续判断下一个点角度与其前一个点角度的大小，当连续判断的n(n大于或等于2)个点角度均大于其前一个点角度时，继续判断下一个点角度直至当前点角度小于其前一个点角度时，将该前一个点角度作为峰值；继续判断下一个点角度是否小于峰值，若小于，则该下一个点角度对应的旋转场景点确定为阴影遮挡点，直至当前点角度大于或等于峰值，继续寻找下一个峰值点并继续判断后续旋转场景点的点角度。

[0067] 通常弹载情况下，由于弹体飞行速度较快，所以方位向积累时间 较短，所以采用高度的平均值作为阴影判断的高度，点角度的计算公式为：

[0068] ；

[0069] 即为旋转场景点的位置， 表示 坐标， 表示 坐标。

[0070] 坐标用于上述进行列分割时计算横坐标差。在判断阴影遮挡点时，一列场景列数据判断完成之后再进行下一列的判断。对于一列场景列数据计算点角度和判断阴影遮挡点时，每个旋转场景点计算点角度后进行判断是否是阴影遮挡点，再进行下一个旋转场景点的计算和判断。计算点角度时，根据每个旋转场景点的 坐标从小到大的顺序依次进行点角度的计算，一个点位计算之后进行判断，对每一个点位计算的点角度进行保存，在计算下一个点位时，若下一个点的点角度大于上一个点的点角度，即，此时则判断下一个点未被遮挡，由于点位存在高度差，所以角
度会一直改变，当角度处于变大的趋势，表示该场景为迎坡面，判断下去会寻得一个最大值点，即出现 ，将此时的角度 作为一个峰值，后续的点
位小于该峰值即判断为遮挡点并记录该点位置，直至出现高于峰值点的角度，则该点不被遮挡，继续寻找下一个峰值点并继续判断后续点位。以此遍历判断一列场景列数据即完成，在此基础上循环判断之前场景切割的每一列完成整个场景的阴影遮挡判断。

[0071] 步骤42，去除阴影遮挡点和对应的后向散射系数，得到校正三维场景模型。将记录被遮挡点位置的点进行删除，同时对应的后向散射系数也删除即完成了模型的阴影遮挡计算。

[0072] 步骤50，根据校正三维场景模型进行回波仿真并进行成像，得到弹载SAR图像。步骤50包括步骤51‑步骤52：

[0073] 步骤51，根据校正三维场景模型进行回波仿真，得到仿真回波信号。本实施例中，采用同心圆回波算法。同心圆算法可以简述为：

[0074] 进行雷达回波仿真时，假设在某一方位时刻，位于雷达波束中的散射点数目为N，计算波束中每个散射点到雷达平台的距离：

[0075] ；

[0076] 其中， 分别表示雷达平台的坐标， 表示校正三维场景模型第个旋转场景点(散射点)的坐标。获得波束内每个散射点到雷达平台的斜距之
后，可以由此得到每个旋转场景点的方位向信息：

[0077] ；

[0078] 其中， 表示信号的初始频率， 表示光速， 表示第 个旋转场景点(散射点)的后向散射系数， 表示虚数。之后计算雷达回波的近端斜距：

[0079] ；

[0080] 其中， 表示设置的斜距， 表示距离向点数， 表示信号的采样率。仿真时近端斜距采用本方法进行计算，实际测试时近端斜距由系统计算给出，近端斜距表示雷达回波发射时与开始采样时这段时间所走距离。之后判断每个散射点位于雷达回波的相应的距离单元；

[0081] ；

[0082] 其中， 为相邻两个距离单元的距离，并将位于同一距离单元的方位向信息进行相叠加以此得到所有散射点的回波信息，形成了长度为 的慢时间回波。一共有个方位点，以此对每一个方位点都进行相同的处理，得到 的矩阵 。处理完方位向的信息之后，对每个距离单元进行距离向信息处理，得到仿真回波信号 ：

[0083] ；

[0084] 其中， 表示快速傅里叶逆变换， 表示快速傅里叶变换， 表示距离频率，表示调频率， 表示矩阵 的方位向点的每一列距离单元， 表示最终增加了距离向信息的仿真回波信号，遍历每一个方位向处理即完成了一个轨迹的回波仿真。

[0085] 步骤52，根据仿真回波信号进行成像，得到弹载SAR图像。本步骤包括步骤521‑步骤525：

[0086] 步骤521，对仿真回波信号进行距离向快速傅里叶变换，得到第一回波信号。

[0087] ；

[0088] 其中， 表示第一回波信号， 表示信号的中心载频， 表示快时间。

[0089] 步骤522，构造线性距离走动校正及多普勒中心一致补偿函数 ，其表达式为：

[0090] ；

[0091] 其中， 为波束中心斜视角。

[0092] 步骤523，将第一回波信号与线性距离走动校正及多普勒中心一致补偿函数进行点乘，得到第二回波信号。

[0093] 步骤524，构建距离弯曲校正函数 与距离脉压与二次距离脉压函数 ，其表达式为：

[0094] ；

[0095] ；

[0096] 其中， 表示多普勒频率。

[0097] 步骤525，对第二回波信号进行方位快速傅里叶变换后与距离弯曲校正函数以及距离脉压与二次距离脉压函数点乘，再进行二维的快速逆傅里叶变换，转换回二维时域，即完成信号处理，得到弹载SAR图像。

[0098] 经过上述步骤的处理得到一个轨迹下的弹载SAR图像，可以通过改变不同的轨迹参数信息，重复上述步骤，完成同一场景不同轨迹角度下的成像，可以用于弹道的模拟，通过比对成像效果寻找最优弹道，使得景象匹配导弹跟踪效果更佳。

[0099] 本发明可以通过仿真来获得不同轨迹下同一场景的成像效果图，由于目前的景象匹配多用于平原等地区，目的在于所选地区高度较为均匀，不同的弹道成像效果也相似，所以景象匹配效果较好，但当用于高程起伏较大的山地地区，由于不同轨迹成像效果差距较大，在基准图确定的情况下，此时景象匹配跟踪算法效果较差，所以本发明可以提前预估不同轨迹下成像效果，从而可以选择较好的轨迹进行景象匹配。此外，当无法使用飞机等飞行器提前按照预订好的轨迹进行基准图的飞行制备时，可以采用本方法利用卫星进行SAR成像制备基准图。

[0100] 星载SAR对指定区域的成像结果和该区域的高程信息即可完成不同弹道条件的结果仿真，若所提供参数足够精确，结果可以作为景象匹配的基准图，也可以利用不同弹道条件下的结果，观察以何种弹道进行打击更能精确打击目标。由于以往的图像匹配多用于戈壁、平原、海面等区域高程相差不大的情况，本方法主要适用于山地等高程起伏的地区。山地等高程起伏区域由于存在不同高程相互遮挡的关系，所以不同的弹道轨迹对于成像结果影响较大，对于景象匹配时，所需的特征点的对准难度也较大。所以对于这些区域进行不同弹道条件的结果仿真具有实际使用意义。

[0101] 本发明通过使用卫星SAR图像和目标区域的高程信息进行SAR图像仿真，模拟导弹轨迹，通过更改轨迹信息来获得同一场景不同轨迹的SAR图像，模拟真实情况下场景的阴影遮挡效果。结果可以应用于景象匹配基准图，也可以用于评估弹道轨迹，同一场景不同弹道轨迹下结果不相同，可以评估出最佳弹道轨迹。

[0102] 对本发明的方法进行测试：

[0103] 按照表1参数进行了两次成像对比，通过更改轨迹参数形成不同的轨迹成像。对比成像结果图像可知，不同角度下会呈现出不同的成像结果，山体背后的阴影遮挡效果也不相同，所以在基准图一定的情况下，不同的轨迹进行的景象匹配效果也会不相同。通过本方法的仿真，可以根据需要进行多次不同轨迹下的仿真验证，寻找最优景象匹配轨迹，以达到最佳的匹配跟踪效果。

[0104] 表1 成像轨迹参数

[0105]

[0106] 实施例二

[0107] 本发明实施例的第二方面提供一种基于卫星SAR图像的弹载SAR图像成像装置，包括：

[0108] 第一确定模块，用于根据目标区域的预设区域SAR图像的分辨率和目标区域的DEM高程信息确定初始三维场景模型。

[0109] 第二确定模块，用于根据预设雷达平台参数确定初始三维场景模型的位置。

[0110] 第三确定模块，用于旋转初始三维场景模型，得到旋转三维场景模型，以实现雷达平台的波束中心在水平面的投影与雷达平台的速度在水平面投影的夹角为预设角度。

[0111] 校正模块，用于在雷达平台的波束照射下对旋转三维场景模型进行校正，得到校正三维场景模型；

[0112] 成像模块，用于根据校正三维场景模型进行回波仿真并进行成像，得到弹载SAR图像。

[0113] 在一个实施例中，一种基于卫星SAR图像的弹载SAR图像成像装置，还包括获取模块，用于获取目标区域的预设区域SAR图像的数据矩阵、分辨率和对应的DEM高程信息。

[0114] 在一个实施例中，第一确定模块还用于将预设区域SAR图像的分辨率作为点间距确定多个场景点的坐标，多个场景点构成重构矩阵；其中，重构矩阵与预设区域SAR图像的数据矩阵大小相同；根据重构矩阵和DEM高程信息确定初始三维场景模型。

[0115] 在一个实施例中，校正模块还用于计算在雷达平台的波束照射下旋转三维场景模型的阴影遮挡点；去除阴影遮挡点和对应的后向散射系数，得到校正三维场景模型。

[0116] 在一个实施例中，校正模块还用于根据预设区域SAR图像的分辨率对旋转三维场景模型中的旋转场景点进行列分割，得到多个场景列数据；对于每个场景列数据，根据每个旋转场景点的坐标和雷达平台的高度确定阴影遮挡点。

[0117] 在一个实施例中，校正模块还用于对于每个场景列数据，根据每个旋转场景点的坐标和雷达平台的高度依次确定每个旋转场景点的点角度；若当前点角度小于前一个点角度，则前一个点角度对应的旋转场景点确定为阴影遮挡点；若当前点角度大于或等于前一个点角度时，则继续判断下一个点角度与其前一个点角度的大小，当连续判断的n个点角度均大于前一个点角度时，继续判断下一个点角度直至当前点角度小于其前一个点角度时，将该前一个点角度作为峰值；继续判断下一个点角度是否小于峰值，若小于，则该下一个点角度对应的旋转场景点确定为阴影遮挡点，直至当前角度大于或等于峰值。

[0118] 在一个实施例中，成像模块还用于根据校正三维场景模型进行回波仿真，得到仿真回波信号；根据仿真回波信号进行成像，得到弹载SAR图像。

[0119] 在一个实施例中，成像模块还用于对仿真回波信号进行距离向快速傅里叶变换，得到第一回波信号；构造线性距离走动校正及多普勒中心一致补偿函数；将第一回波信号与线性距离走动校正及多普勒中心一致补偿函数进行点乘，得到第二回波信号；构建距离弯曲校正函数以及距离脉压与二次距离脉压函数；对第二回波信号进行方位快速傅里叶变换后与距离弯曲校正函数以及距离脉压与二次距离脉压函数点乘，再进行二维的快速逆傅里叶变换，得到弹载SAR图像。

[0120] 需要说明的是，本申请中装置实施例与前述方法实施例是互相对应的，装置实施例中具体的原理可以参见前述方法实施例中的内容，此处不再赘述。

[0121] 实施例三

[0122] 本发明实施例还提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信，

[0123] 存储器，用于存放计算机程序；

[0124] 处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现实施例一中的步骤过程。

[0125] 上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral Component Interconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry  Standard Architecture，EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。

[0126] 通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。

[0127] 存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non‑Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。

[0128] 上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field‑Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

[0129] 本发明实施例提供的方法可以应用于电子设备。具体的，该电子设备可以为：台式计算机、便携式计算机、智能移动终端、服务器等。在此不作限定，任何可以实现本发明的电子设备，均属于本发明的保护范围。

[0130] 对于装置/电子设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

[0131] 需要说明的是，本发明实施例的装置、电子设备分别是应用上述基于卫星SAR图像的弹载SAR图像成像方法的装置、电子设备，则上述基于卫星SAR图像的弹载SAR图像成像方法的所有实施例均适用于该装置、电子设备，且均能达到相同或相似的有益效果。

[0132] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

[0133] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

[0134] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。