Sentinel-1 Level 1数据处理的详细算法定义（七）

《Sentinel-1 Level 1数据处理的详细算法定义》文档定义和描述了Sentinel-1实现的Level 1处理算法和方程，以便生成Level 1产品。这些算法适用于Sentinel-1的Stripmap、Interferometric Wide-swath (IW)、Extra-wide-swath (EW)和Wave模式。

今天介绍的内容如下：

6.3 方位处理

Sentinel-1 IPF中实现的方位处理算法是范围-多普勒算法（RDA），其特点是双曲型的范围方程（在方位块或突发的持续时间内有效）：

其中
R0是最近接近点的距离（即雷达与目标最接近时的斜距）。
$\eta$方位时间（或慢时间）。有关方位时间的双基延迟校正，请参见第9.23节。
Vr 有效雷达速度。

请注意，尽管上述范围方程看起来假设了一个直线轨道，但事实并非如此，因为Vr 不是卫星的速度，而是一种伪速度，选择它是为了使双曲型范围方程能够模拟在一般曲线（轨道和地球）几何情况下的实际范围方程（更详细的内容见第9.10节）。

还要注意，该算法更新有效雷达速度，并且隐式地随着范围更新参考相位（见第6.3.4.1.2节步骤4）。

Sentinel-1 IPF中的RDA方法是基于ENVISAT ASAR处理器中使用的RDA算法的增强版本，Sentinel-1 IPF就是基于此开发的。对于Sentinel-1，IPF采用了一种更高精度的次级范围压缩（SRC）方法（见第6.3.1节），以满足Sentinel-1的相位保持要求，特别是对于TOPSAR处理。ENVISAT ASAR处理器使用了一个更简单的SRC实现，其中没有考虑滤波器对方位频率的依赖性。此外，IPF中使用的方位匹配滤波器的相位（公式(6-35)）比ENVISAT ASAR中使用的匹配滤波器的二次相位更精确。

请注意，所提出的SRC算法的精度与在空间段（S/S）原型（文档R-2）中执行的SRC的精度相似，作为其广义omega-k方位压缩块的一部分。

RDA算法的步骤1和2（如下所列）是按范围段分段应用的（一段是范围线上的一个可配置部分，其中一些随范围变化的参数保持不变），并且对每一条范围线进行应用，而步骤3是按方位线逐线应用的：

1. 次级范围压缩（SRC），见第6.3.1节。
2. 范围单元迁移校正（RCMC），见第6.3.2节。
3. 方位压缩，见第6.3.4节。

6.3.1 次级范围压缩（SRC）

这一步骤的输入是数据的方位块，以范围时间为自变量，方位频率为函数表示，这是前面步骤的输出：
• 对于Stripmap模式，前一个处理步骤是方位FFT（见第6.2.2节）。
• 对于TOPSAR模式，前一个处理步骤是频率UFR（见第6.2.4节）。
SRC算法按范围段分段应用到每个范围线上。SRC算法的主要步骤如下：

1. 对当前段进行范围前向FFT。
2. 生成当前段的SRC滤波器，如第6.3.1.1节所述。
3. 将SRC滤波器应用到范围线段上。
4. 进行范围逆FFT。
   对于评估空间段算法中方位处理块的分析表明，段长最多10公里（在地面范围上）足以确保方位方向上的相位连续性（见[R-2]第4.7.2.1节）。Aresys的评估表明，IPF和空间段方位处理算法之间的概念相似性确保了IPF也可以使用类似大小的段。
   用于SRC的范围段的数量和长度是可配置的输入参数。

6.3.1.1 SRC滤波器

从点目标的范围多普勒表示形式可以看出，在进行范围压缩时，使用由范围调频率 𝐾𝑟 定义的匹配滤波器并不能完美地聚焦数据。这在高偏航角的情况下尤其如此。在这种情况下，由于范围-方位耦合，范围多普勒域中的范围匹配滤波器应该具有 𝐾m 的调频率，而不是原始值 𝐾𝑟，其中 𝐾m 由下式给出：

请注意， $D(f_{\eta },V_r)$可以被解释为瞬时偏航角的余弦值。
次级范围压缩在二维频率域中以以下方式执行：

由于范围压缩已经使用调频率 Kr 完成，可以应用一个滤波器来补偿差异。这个滤波器——即SRC滤波器——也具有线性调频率，由 Ksrc 给出（见[R-5]，第6.4节）：

[NORM] 将滤波器乘以 $\sqrt{\frac{{\tilde{N}}_{ifft}}{{\tilde{N}}_{fft}}}$