广角凝视SAR起伏路面动目标三维轨迹重构方法及装置

1.一种广角凝视SAR起伏路面动目标三维轨迹重构方法，其特征在于，所述方法包括：根据广角凝视SAR的真实观测几何图，得到运动目标斜距方程，根据所述运动目标斜距方程和与所述运动目标斜距方程等效的等效斜距方程，得到真实观测几何图中运动目标与静止目标的等效关系；获取等效后的经去调频脉冲压缩的回波信号，根据所述回波信号和所述等效斜距方程对子孔径图像上的运动目标进行表征，得到子孔径持续时间内每一通道的运动目标表征信号；根据所述运动目标表征信号，提取多子孔径图像域运动目标的相位信息，根据所述相位信息以及所述运动目标与静止目标的等效关系，得到运动目标多个视角的径向速度，根据所述径向速度构建观测模型，求解所述观测模型，得到运动目标的三维速度；采用基于三次相位函数的多阶参数估计方法得到各阶系数估计值，根据所述各阶系数估计值以及所述三维速度，得到运动目标的三维位置。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述运动目标斜距方程和与所述运动目标斜距方程等效的等效斜距方程，得到真实观测几何图中运动目标与静止目标的等效关系的步骤，包括：将所述真实观测几何图中的运动目标等效为等效观测几何图中的静止目标，得到等效斜距方程为：其中，R m,cal (t a ；r p )为等效斜距，a为广角凝视SAR原始距离向加速度，η为等效后的斜视角，V为方位向合成初速度， γ为等效系数，v a 为广角凝视SAR原始距离向速度， 为运动目标在通道m中的等效位置， 为载机等效高度，β 1 、β 2 、β 3 为旋转角度，d 1m 为通道m到通道1的距离；根据所述等效斜距方程和真实观测几何图中的静止目标对应的静止目标斜距方程，得到真实观测几何图中运动目标与静止目标的等效关系为：其中，r a 为载机圆周运动半径，H为载机高度。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述回波信号为：其中， 为广角凝视SAR回波信号， 为电磁波传播的快时间，σ P 为运动目标P的散射系数，K r 为发射信号的距离调频率，T p 为发射信号持续时间，R m,cal (t a ；r p )为等效斜距，R ref 为参考斜距，c为光速，j为虚数单位符号，λ为波长，exp(·)表示以自然常数e为底的指数操作，π表示圆周率。 4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，获取等效后的经去调频脉冲压缩的回波信号，根据所述回波信号和所述等效斜距方程对子孔径图像上的运动目标进行表征，得到子孔径持续时间内每一通道的运动目标表征信号的步骤，包括：获取等效后的经去调频脉冲压缩的回波信号，采用后向投影算法根据所述回波信号进行成像处理，得到子孔径图像；根据所述回波信号和所述等效斜距方程对子孔径图像上的运动目标进行表征，得到子孔径持续时间内每一通道的运动目标表征信号为：其中，I (m) (x,y)表示运动目标表征信号，T sub 为子孔径持续时间，f c 为载频，sinc(·)为辛格函数，λ为广角凝视SAR发射波的波长，s为广角凝视SAR回波信号， r t 为真实观测几何图中的静止目标位置， 表示r t 附近的网格点，r a 为载机圆周运动半径。 5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述运动目标表征信号，提取多子孔径图像域运动目标的相位信息，根据所述相位信息以及所述运动目标和静止目标的等效关系，得到运动目标多个视角的径向速度包括：根据所述运动目标表征信号，提取多子孔径图像域运动目标的相位信息为：其中，θ el 表示下视角，ψ为雷达相对于目标的瞬时斜视角，φ (m) 为通道m中运动目标图像中的相位信息；根据所述相位信息以及所述运动目标和静止目标的等效关系，提取对通道1与通道m进行干涉处理后的干涉相位为：其中，Δφ (m) 为干涉相位，v a 为载机的距离向速度，d 1m 为通道m到通道1的距离，f c 为中心频率，c为光速；根据多子孔径对应的干涉相位估计运动目标多个视角的径向速度为：其中，v tr,k 为运动目标在子孔径k上的径向速度， 为子孔径k上通道m中运动目标的干涉相位。 6.根据权利要求1或5任一项所述的方法，其特征在于，根据所述径向速度构建观测模型，求解所述观测模型，得到运动目标的三维速度包括：根据所述径向速度构建观测模型为：其中，v x 为东向速度，v y 为北向速度，v z 为天向速度；利用正则方程法求解所述观测模型，得到运动目标误差平方和最小的三维速度。 7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用基于三次相位函数的多阶参数估计方法得到各阶系数估计值，根据所述各阶系数估计值以及所述三维速度，得到运动目标的三维位置的步骤，包括：对单通道运动目标斜距方程进行三阶泰勒展开，得到三阶多项式相位信号为：其中，φ(t a ；r p )为三阶多项式相位信号，R(t k ；r p )为t k 时刻运动目标到载机的距离， 为t k 时刻运动目标瞬时位置的一阶导， 为t k 时刻运动目标瞬时位置的二阶导， 为tk时刻运动目标瞬时位置的三阶导，b i 为展开后的各阶相位系数；根据所述三阶多项式相位信号，得到观测信号为：其中，y z (n)为观测信号，y s (n)为目标信号，y n (n)为噪声信号，φ(n)为三阶多项式相位信号，n为采样点位置，N为采样点数；根据所述观测信号，得到三次相位函数为：其中， 为三次相位函数，Ω表示信号的瞬时频率变化率；根据两个采样点位置对应的三次相位函数，得到二阶相位系数估计值和三阶相位系数估计值，根据所述二阶相位系数估计值和所述三阶相位系数估计值，对所述观测信号解线性调频，根据解线性调频后频谱分布上的谱估计峰值，得到一阶系数估计值为：根据零阶系数估计值、所述一阶系数估计值、所述二阶系数估计值以及所述三维速度，得到运动目标的三维位置。 8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：采用对比度最优原则对所述运动目标的三维位置进行精估计，得到精估计的三维位置；根据所述精估计的三维位置，实现动目标轨迹重构。 9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据三阶相位系数和预设设置的阈值得到三维位置的准确性判断规则为：其中， 为三阶相位系数估计值， 为三阶相位系数理想值，b th 为预设设置的阈值。 10.一种广角凝视SAR起伏路面动目标三维轨迹重构装置，其特征在于，所述装置包括：等效处理模块，用于根据广角凝视SAR的真实观测几何图，得到运动目标斜距方程，根据所述运动目标斜距方程和与所述运动目标斜距方程等效的等效斜距方程，得到真实观测几何图中运动目标与静止目标的等效关系；动目标表征模块，用于获取等效后的经去调频脉冲压缩的回波信号，根据所述回波信号和所述等效斜距方程对子孔径图像上的运动目标进行表征，得到子孔径持续时间内每一通道的运动目标表征信号；三维速度估计模块，用于根据所述运动目标表征信号，提取多子孔径图像域运动目标的相位信息，根据所述相位信息以及所述运动目标和静止目标的等效关系，得到运动目标多个视角的径向速度，根据所述径向速度构建观测模型，求解所述观测模型，得到运动目标的三维速度；三维位置估计模块，采用基于三次相位函数的多阶参数估计方法得到各阶系数估计值，根据所述三维速度信息，得到运动目标的三维位置，根据所述三维位置，实现动目标轨迹重构。