專利名稱：斜視聚束合成孔徑雷達的成像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于SAR(Synthetic Aperture feidar，合成孔徑雷達)成像領(lǐng)域，涉及一種適用于斜視聚束SAR成像處理的成像方法。
背景技術(shù)：
聚束SAR技術(shù)是SAR領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點之一。在聚束SAR中，通過控制合成孔徑時間內(nèi)的天線波束指向，使天線波束長時間照射成像區(qū)域，獲得比條帶SAR更大的多普勒帶寬，從而實現(xiàn)方位向的高分辨率。此外，在聚束SAR中，成像場景內(nèi)不同方位位置目標具有不同的方位譜中心頻率，這進一步增加了聚束SAR回波信號總的方位帶寬。為避免回波信號發(fā)生方位譜混疊現(xiàn)象，SAR系統(tǒng)的PRF (Pulse Repeat Frequency，脈沖重復(fù)頻率)通常需是回波信號總的方位帶寬的1. 5 2倍。依照這一原則，在某些高分辨率/超高分辨率聚束SAR系統(tǒng)中，PRF需達幾千赫茲甚至上萬赫茲。過高的PRF不但增加了系統(tǒng)的硬件設(shè)計難度，還將導(dǎo)致回波數(shù)據(jù)量劇增，進而增加回波數(shù)據(jù)存儲、傳輸和處理等負擔(dān)。此外，在星載聚束SAR中，PRF不能設(shè)計得太高，否則會發(fā)生距離模糊現(xiàn)象。因此，在實際高分辨率聚束SAR系統(tǒng)中，通常采用PRF小于回波信號總的方位帶寬的設(shè)計方法。由于PRF不滿足 Nyquist采樣定理，將導(dǎo)致回波信號發(fā)生方位譜混疊現(xiàn)象。回波信號的方位譜混疊現(xiàn)象使聚束SAR的成像處理變得更加復(fù)雜，將導(dǎo)致傳統(tǒng)SAR頻域成像方法不再適用，需研究更加有效的成像方法。目前，適用于具有方位譜混疊現(xiàn)象聚束SAR的成像方法主要兩種一是子孔徑成像法。有關(guān)這種方法的詳細推導(dǎo)，可參見J.Mittermayer， A. Moreira, and 0.Loffeld.Spotlight SAR data processing using the frequency scaling algorithm. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol. 37, no. 5，pp. 2198-2214，1999。子孔徑成像法的缺點為在回波信號的方位壓縮處理中，存在復(fù)雜的頻譜拼接處理，這將易導(dǎo)致SAR圖像出現(xiàn)幅度失真和相位失真，降低圖像質(zhì)量。此外， 頻譜拼接的次數(shù)將隨著PRF的降低而增加，從而在一定程度上影響算法的成像效率。二是兩步式成像法。有關(guān)這種方法的詳細推導(dǎo)，可參見R. Lanari, M. Tesauro, E. Sansosti, et al. Spotlight SAR data focusing based on a two-step processing approach. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol.39, no. 9, PP. 1993-2004, 20010兩步式成像法的優(yōu)點是成像過程中不存在頻譜拼接處理，較好地保持了系統(tǒng)傳輸函數(shù)的空變特性，具有很高的成像精度。其缺點為兩步式成像法是基于正側(cè)視聚束SAR成像模型推導(dǎo)的，不適用于斜視聚束SAR的成像處理。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明提供一種斜視聚束SAR的成像方法，提高斜視聚束SAR的圖像質(zhì)量。技術(shù)方案首先，基于原始斜視聚束SAR回波信號，采用非線性平移法進行多普勒中心校正預(yù)處理，消除斜視角對方位粗聚焦的影響，得到預(yù)處理回波信號。然后，依照斜視聚束SAR回波信號模型，構(gòu)造方位粗聚焦參考信號，并對預(yù)處理回波信號進行方位粗聚焦處理，得到方位粗聚焦后的回波信號。最后，對方位粗聚焦后的回波信號進行精聚焦處理， 得到SAR圖像。本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下處理步驟第一步，預(yù)處理。本步驟對輸入的斜視聚束SAR回波信號進行多普勒中心校正預(yù)處理，目的是通過校正斜視聚束SAR回波信號中的多普勒中心方位折疊現(xiàn)象，消除斜視角對后續(xù)方位粗聚焦處理的影響。具體實現(xiàn)步驟為步驟1)設(shè)發(fā)射信號為線性調(diào)頻信號，則接收到的斜視聚束SAR回波信號ss( τ， ta)可表示為ss(tjJ = a r-2r(。) expexp
L c 」 L c 」其中a[ ·]為信號包絡(luò)，τ為距離快時間，、為方位慢時間，κ為發(fā)射信號的調(diào)頻斜率，f。為發(fā)射信號中心頻率，c為光速。r (ta)為ta時刻SAR天線APC(Antenna Phase Center，天線相位中心)到目標的瞬時斜距距離r{ta) = ^v2{ta-tn)2+ r。2 - 2vr0 (ta - tn) sin 0S
「2 ο^ / 、.廣 ν3 sin ^ cos2 Oii { 、3^ ^rl W ^2es{ta-tn) -v(ta-tn)sm0s+-^-其中&為目標方位位置時間，ν為SAR搭載平臺的運行速度，es為斜視角。設(shè)SAR 搭載平臺飛行方向為方位向，則斜視角θ s定義為合成孔徑中心到成像場景中心連線與方位向間夾角的余角。^為目標沿斜視方向到SAR搭載平臺飛行航跡的最短斜距。對回波信號ss( τ，ta)作距離向傅里葉變換，即可得到距離頻域回波信號ss (fr, ta)，其中fr為距離頻率。步驟2)將距離頻域回波信號ss(f；，ta)乘以非線性多普勒中心校正因子
權(quán)利要求
1. 一種斜視聚束SAR(Synthetic Aperture Radar，合成孔徑雷達)的成像方法，其特征在于，包括下述步驟 第一步，預(yù)處理；步驟1)設(shè)發(fā)射信號為線性調(diào)頻信號，則接收到的斜視聚束SAR回波信號ss ( τ，ta)表
全文摘要
本發(fā)明提供一種斜視聚束SAR的成像方法，提高斜視聚束SAR的圖像質(zhì)量。技術(shù)方案是首先，基于原始斜視聚束SAR回波信號，采用非線性平移法進行多普勒中心校正預(yù)處理，消除斜視角對方位粗聚焦的影響，得到預(yù)處理回波信號。然后，依照斜視聚束SAR回波信號模型，構(gòu)造方位粗聚焦參考信號，并對預(yù)處理回波信號進行方位粗聚焦處理，得到方位粗聚焦后的回波信號。最后，對方位粗聚焦后的回波信號進行精聚焦處理，得到SAR圖像。本發(fā)明消除了斜視角對后續(xù)方位粗聚焦處理的影響，實現(xiàn)了對具有方位譜混疊現(xiàn)象斜視聚束SAR的高精度成像。
文檔編號G01S7/41GK102323581SQ20111013918
公開日2012年1月18日 申請日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者周智敏, 安道祥, 李悅麗, 李欣, 王增宇, 王廣學(xué), 黃曉濤, 黎向陽 申請人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)