專利名稱：雙基地合成孔徑雷達(dá)點(diǎn)目標(biāo)響應(yīng)二維頻譜的計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及雙基地合成孔徑雷達(dá)(SAR， Synthetic Aperture Radar)點(diǎn)目標(biāo)響應(yīng)二維頻譜的計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
與光學(xué)傳感器相比，合成孔徑雷達(dá)具有穿透性強(qiáng)，能全天時(shí)、全天候工作的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，目前已得到廣泛的應(yīng)用。雙基地SAR是一種新的雷達(dá)體制，系統(tǒng)發(fā)射站和接收站分置于不同平臺(tái)上，收發(fā)分置的特點(diǎn)使其具備了許多突出的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，如獲取目標(biāo)信息豐富、作用距離遠(yuǎn)、安全性好、抗干擾能力強(qiáng)等。在SAR成像處理中，為了高效地對(duì)回波進(jìn)行聚焦處理，通常需要在頻域內(nèi)進(jìn)行處理。因此，點(diǎn)目標(biāo)響應(yīng)的二維頻譜就成為頻域成像算法不可或缺的基礎(chǔ)。針對(duì)傳統(tǒng)單基地 SAR，計(jì)算點(diǎn)目標(biāo)響應(yīng)二維頻譜通常采用駐定相位原理。但是對(duì)于雙基地SAR來(lái)講，由于收發(fā)分置，回波方位向調(diào)制更加復(fù)雜，如果直接采用駐定相位原理的話，則需要求解一個(gè)一元八次方程，將很難得到駐定相位點(diǎn)的解析表達(dá)式，也就很難得到雙基地SAR的點(diǎn)目標(biāo)響應(yīng)二維頻譜。針對(duì)上述問(wèn)題，目前應(yīng)用比較廣泛的點(diǎn)目標(biāo)響應(yīng)二維頻譜計(jì)算方法是LBF方法， 可參見(jiàn)文獻(xiàn)"Loffeld 0.，Nies H. ,Peters V.，Knedlik S. Models and useful relations for bistatic SAR processing,IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Vol 42, No 10，2031-2038，2004”。該方法分別計(jì)算兩個(gè)平臺(tái)的駐定相位點(diǎn)，然后將它們結(jié)合在一起，得到雙基地的駐定相位點(diǎn)，進(jìn)而得到點(diǎn)目標(biāo)響應(yīng)二維頻譜。但是由于假設(shè)了收發(fā)平臺(tái)對(duì)雙基地SAR的相位歷史具有相同的多普勒貢獻(xiàn)，該方法不能直接應(yīng)用在比如星機(jī)雙基地SAR等幾何結(jié)構(gòu)差異較大的雙基地SAR系統(tǒng)中。在文獻(xiàn)“Wang R. , Loffeld 0. , Ul-Ann Q. , Nies H. , Medrano Ortiz Α. , Samarah Α. , A bistatic point target referencespectrum for general bistatic SAR processing, IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, Vol 5，No 3，517-521，2008” 中，提出采用擴(kuò)展 LBF 方法來(lái)計(jì)算星機(jī)雙基地SAR點(diǎn)目標(biāo)響應(yīng)的二維頻譜。該方法采用收發(fā)平臺(tái)的多普勒調(diào)頻斜率的比值來(lái)構(gòu)造因子，對(duì)收發(fā)平臺(tái)的多普勒貢獻(xiàn)進(jìn)行加權(quán)。但是由于只考慮了多普勒調(diào)頻斜率對(duì)多普勒貢獻(xiàn)的影響，該方法只可以實(shí)現(xiàn)正側(cè)視和小斜視的雙基地SAR點(diǎn)目標(biāo)響應(yīng)的二維頻譜計(jì)算，對(duì)收發(fā)站天線斜視角較大或前視雙基地SAR的點(diǎn)目標(biāo)響應(yīng)二維頻譜計(jì)算精度較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的LBF方法和擴(kuò)展LBF方法對(duì)大斜視和前視等模式雙基地SAR點(diǎn)目標(biāo)響應(yīng)二維頻譜計(jì)算精度低的問(wèn)題，提出了一種雙基地合成孔徑雷達(dá)點(diǎn)目標(biāo)響應(yīng)二維頻譜的計(jì)算方法。為了方便描述本發(fā)明的內(nèi)容，首先對(duì)以下術(shù)語(yǔ)進(jìn)行解釋術(shù)語(yǔ)1 雙基地 SAR (bistatic SAR)
雙基地SAR是指系統(tǒng)發(fā)射站和接收站分置于不同平臺(tái)上的SAR系統(tǒng)，其中至少有一個(gè)平臺(tái)為運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，在概念上屬于雙基地雷達(dá)。術(shù)語(yǔ) 2 星機(jī)雙基地 SAR(Space/airborne bistatic SAR)星機(jī)雙基地SAR是指收發(fā)平臺(tái)之一為衛(wèi)星，另一平臺(tái)為飛機(jī)的雙基地合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)。該模式既充分發(fā)揮了衛(wèi)星站得高、看得遠(yuǎn)、覆蓋面廣等優(yōu)點(diǎn)，還可以發(fā)揮飛機(jī)機(jī)動(dòng)靈活的特點(diǎn)，同時(shí)還可保持很高的圖像信噪比，降低對(duì)衛(wèi)星功率、數(shù)據(jù)傳輸容量、處理能力及成本等方面的需求。術(shù)語(yǔ)3 斜視雙基地 SAR(Squint Mode bistatic SAR)斜視雙基地合成孔徑雷達(dá)是指收發(fā)平臺(tái)至少有一個(gè)為斜視的雙基地SAR系統(tǒng)。該模式可以增大系統(tǒng)工作的靈活性，提供更多的地面目標(biāo)信息，還可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域重訪。術(shù)語(yǔ)4 前視雙基地 SAR(Forward-looking bistatic SAR)前視雙基地SAR是指收發(fā)波束共同指向運(yùn)動(dòng)接收站前方地面的雙基地SAR系統(tǒng)。 由于收發(fā)分置，雙基地SAR可以克服傳統(tǒng)SAR技術(shù)不能實(shí)現(xiàn)飛行器正前方高分辨雷達(dá)成像的缺陷，使編隊(duì)飛行的飛機(jī)具備前視成像的能力，從而可以應(yīng)用于飛行器前視對(duì)地觀測(cè)、自主導(dǎo)航、自主著陸、物資空投等領(lǐng)域。術(shù)語(yǔ)5 點(diǎn)目標(biāo)響應(yīng)二維頻譜點(diǎn)目標(biāo)響應(yīng)二維頻譜是指SAR點(diǎn)目標(biāo)回波的頻域表示。為了采用頻域成像算法對(duì) SAR回波進(jìn)行成像處理，需要借助精確且解析的點(diǎn)目標(biāo)響應(yīng)二維頻譜進(jìn)行算法推導(dǎo)。術(shù)語(yǔ)6 駐定相位原理駐定相位原理主要用來(lái)求大時(shí)帶積信號(hào)的頻譜。具體原理為如果函數(shù)r(t)連續(xù)并，且在單點(diǎn)t =、處函數(shù)μ (t)的一階導(dǎo)數(shù)為零，即 μ ’ (t0) = 0且二階導(dǎo)數(shù)μ “ (t0) Φ 0，對(duì)于足夠大的k，則有
權(quán)利要求
1. 一種雙基地合成孔徑雷達(dá)點(diǎn)目標(biāo)響應(yīng)二維頻譜的計(jì)算方法，具體包括如下步驟步驟一對(duì)點(diǎn)目標(biāo)回波沿距離向做傅里葉變換，即對(duì)點(diǎn)目標(biāo)回波，沿距離時(shí)間應(yīng)用駐定相位原理，得到雙基地SAR點(diǎn)目標(biāo)回波在距離頻域-方位時(shí)域的表達(dá)式
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種雙基地合成孔徑雷達(dá)點(diǎn)目標(biāo)響應(yīng)二維頻譜的計(jì)算方法。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，設(shè)計(jì)了一種雙基地合成孔徑雷達(dá)點(diǎn)目標(biāo)響應(yīng)二維頻譜的計(jì)算方法，克服了現(xiàn)有LBF方法和擴(kuò)展LBF方法對(duì)大斜視和前視等模式雙基地SAR點(diǎn)目標(biāo)響應(yīng)二維頻譜計(jì)算精度低的問(wèn)題。本發(fā)明采用關(guān)于多普勒頻率的冪級(jí)數(shù)，精確考慮收發(fā)平臺(tái)的多普勒貢獻(xiàn)，通過(guò)多普勒質(zhì)心和調(diào)頻斜率等高階多普勒參數(shù)對(duì)收發(fā)平臺(tái)的多普勒頻率進(jìn)行建模，分別計(jì)算收發(fā)平臺(tái)的駐定相位點(diǎn)，得到點(diǎn)目標(biāo)響應(yīng)二維頻譜。該方法可以對(duì)任意模式的雙基地SAR點(diǎn)目標(biāo)響應(yīng)二維頻譜進(jìn)行計(jì)算，而不受收發(fā)平臺(tái)幾何結(jié)構(gòu)和斜視角的影響。
文檔編號(hào)G01S13/90GK102162845SQ20101061109
公開(kāi)日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者孔令講, 張曉玲, 李文超, 楊建宇, 楊曉波, 楊海光, 武俊杰, 黃鈺林 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)