一站固定式調(diào)頻連續(xù)波雙基地sar成像方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種一站固定式調(diào)頻連續(xù)波雙基地SAR成像算法，主要解決現(xiàn)有方法不能同時校正方位向距離徙動空變性和方位調(diào)頻率空變性的問題。其實(shí)現(xiàn)步驟是：（1）獲取目標(biāo)的兩維時域回波信號，并計算其距離頻域方位時間域回波信號；（2）根據(jù)距離頻域方位時間域回波信號校正方位向距離徙動空變性和方位調(diào)頻率空變性；（3）對校正后的信號補(bǔ)償剩余相位，并校正距離向距離徙動的空變性；（4）對距離向距離徙動空變性校正后的信號進(jìn)行方位向脈沖壓縮，并做方位向逆傅里葉變換得到目標(biāo)時域圖像。本發(fā)明具有能夠同時校正方位向距離徙動空變性和方位調(diào)頻率空變性以及實(shí)現(xiàn)效率高的優(yōu)點(diǎn)，可用于一站固定式調(diào)頻連續(xù)波雙基地SAR的成像。
【專利說明】—站固定式調(diào)頻連續(xù)波雙基地SAR成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于雷達(dá)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及合成孔徑雷達(dá)成像技術(shù)中的一站固定式調(diào)頻連續(xù)波雙基地SAR的成像方法，可用于在調(diào)頻連續(xù)波模式下的一站固定式雙基地SAR的成像。
【背景技術(shù)】
[0002]調(diào)頻連續(xù)波FMCW合成孔徑雷達(dá)SAR結(jié)合連續(xù)波與合成孔徑成像技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、能耗小、成本低、截獲率低、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。調(diào)頻連續(xù)波雙基地SAR系統(tǒng)結(jié)合雙基地雷達(dá)收發(fā)分置的結(jié)構(gòu)特性，可避免單基SAR中應(yīng)用FMCW信號時收發(fā)天線之間的干擾問題，兼顧雙基地和FMCW雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)，具有獲取目標(biāo)信息豐富、作用距離遠(yuǎn)、安全性、抗干擾性、抗截獲性能好及高機(jī)動、高分辨等特點(diǎn)，因此結(jié)合FMCW信號和雙基地雷達(dá)具有其天然的應(yīng)用優(yōu)勢。
[0003]傳統(tǒng)的脈沖SAR認(rèn)為雷達(dá)是“一步一?！钡墓ぷ鞣绞剑{(diào)頻連續(xù)波SAR不適用于這種工作方式，調(diào)頻連續(xù)波SAR —直在發(fā)射信號，發(fā)射信號持續(xù)期間內(nèi)雷達(dá)載機(jī)前進(jìn)引起的多普勒頻移不能忽略，這個多普勒頻移會使目標(biāo)的回波包絡(luò)產(chǎn)生移動，影響圖像的聚焦，應(yīng)該予以補(bǔ)償。
[0004]一站固定的雙基地SAR是指只有一個基站運(yùn)動，而另一個基站幾乎靜止的雙基地SAR0由于一站固定的雙基地SAR中簡化了普通構(gòu)型雙基地SAR的一些問題如運(yùn)動補(bǔ)償和頻譜推導(dǎo)等，因此一站固定的雙基地SAR更易于實(shí)現(xiàn)。但由于一站固定的雙基地SAR的接收機(jī)、發(fā)射機(jī)間存在著相對位置的變化，這種變化導(dǎo)致同一距離門內(nèi)存在著不同的距離單元徙動RCM和方位調(diào)頻率，即一站固定的雙基地SAR在方位向是空變的，因此傳統(tǒng)的基于方位向空不變的成像算法,如RD算法、CS算法、ω K算法均不適用于這類雙基地SAR的成像問題。
[0005]文獻(xiàn)“FrankH.Wong, Tat Soon YeoNew, Applications of Nonlinear ChirpScaling in SAR Data Processing, IEEE Trans.0n Geoscience and Remote Sensing,Vo
1.39，N0.5，946-953，2001”中，提出了一種非線性變標(biāo)方法來補(bǔ)償方位調(diào)頻率的空變性，但是這種方法是在二維時域中對回波信號進(jìn)行校正處理，忽略了距離徙動沿方位向的變化，這在距離徙動沿方位向變化比較大的情況下將會引入更大的誤差。
[0006]文獻(xiàn)“Robert Wang, Otmar Loffeld, Yew Lam Neo, Holger Nies, Ingoffalterscheid, Thomas Espeter, Jens Klare, and Joachim H.G.Ender, Focusing BistaticSAR Data in Airborne/Stationary Configuration, IEEE Trans.0n Geoscience andRemote Sensing, Vol.48，N0.1, 452-464，2010”中提出的一種基于數(shù)據(jù)分塊的方法，該方法將數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊處理，雖然同時考慮了距離徙動沿方位向的變化和方位調(diào)頻率沿方位向的變化，但是這種方法需要在每一個數(shù)據(jù)塊內(nèi)進(jìn)行匹配濾波，運(yùn)算量很大，且只適合方位向范圍變化不大的情況。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的主要目的在于針對上述已有方法的不足，在非線性變標(biāo)的基礎(chǔ)上提出了一種一站固定式調(diào)頻連續(xù)波雙基地SAR成像處理方法，以避免由接收機(jī)、發(fā)射機(jī)間相對位置變化引起的方位空變性，補(bǔ)償由雷達(dá)平臺運(yùn)動引起的多普勒頻移，提高雷達(dá)成像的聚焦精度和處理效率。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的處理方法包括如下步驟:
[0009]I)通過靜態(tài)發(fā)射機(jī)向目標(biāo)發(fā)出調(diào)頻連續(xù)波的雷達(dá)信號，由動態(tài)的接收機(jī)接收雷達(dá)回波信號，并對該回波信號依次進(jìn)行去調(diào)頻和去剩余視頻相位誤差處理，得到目標(biāo)的兩維時域回波信號s (t" ta)，其中，tr是距離時間，ta是方位時間；
[0010]2)將經(jīng)過預(yù)處理的雷達(dá)回波信號S (tr, ta)用fr等效代換tr，再根據(jù)泰勒級數(shù)展開法展開化簡，得到距離頻域方位時間域的回波信號S1 (f；，ta)，其中，fr是距離頻率；
[0011]3)根據(jù)目標(biāo)到雷達(dá)接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的距離，構(gòu)造空變性校正函數(shù)N1In=CxpUo，以對雷達(dá)回波信號中方位向距離徙動的空變性和方位調(diào)頻率的空變性進(jìn)行校正，得到校正后的新的距離頻域方位時間域的回波信號:
【權(quán)利要求】
1.一站固定式調(diào)頻連續(xù)波雙基地SAR成像方法，包括如下步驟: 1)通過靜態(tài)發(fā)射機(jī)向目標(biāo)發(fā)出調(diào)頻連續(xù)波的雷達(dá)信號，由動態(tài)的接收機(jī)接收雷達(dá)回波信號，并對該回波信號依次進(jìn)行去調(diào)頻和去剩余視頻相位誤差處理，得到目標(biāo)的兩維時域回波?目號s (tr, ta)，其中,tr是距尚時間，ta是方位時間； 2)將經(jīng)過預(yù)處理的雷達(dá)回波信號S(tr, ta)用f；等效代換再根據(jù)泰勒級數(shù)展開法展開化簡，得到距離頻域方位時間域的回波信號S1 (fr，ta)，其中，fr是距離頻率； 3)根據(jù)目標(biāo)到雷達(dá)接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的距離,構(gòu)造空變性校正函數(shù)H1(ta) = βιφΟπα?)，以對雷達(dá)回波信號中方位向距離徙動的空變性和方位調(diào)頻率的空變性進(jìn)行校正，得到校正后的新的距離頻域方位時間域的回波信號:

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一站固定式調(diào)頻連續(xù)波雙基地SAR成像方法，其中，步驟2)所述的將經(jīng)過預(yù)處理的雷達(dá)回波信號s (tr, ta)用f；等效代換k，再根據(jù)泰勒級數(shù)展開法展開化簡，按如下步驟進(jìn)行: 2a)設(shè)距尚頻率fj.= Kr(tr-d0c),其中tr是距尚時間，c是光速，Kr是發(fā)射/[目號的調(diào)頻率，d。是去調(diào)頻時使用的參考距尚；2b)由步驟2a)可知LR=FR/K+D0/C，用該表達(dá)式對經(jīng)過預(yù)處理的雷達(dá)回波信號S(TR,TA)
中的距離時間仁做等效代換，得到距離頻域方位時間域的雷達(dá)回波信號s0（FR,TA)為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一站固定式調(diào)頻連續(xù)波雙基地SAR成像方法，其中，步驟3)所述的構(gòu)造空變性校正函數(shù)H1 (ta)，按如下步驟進(jìn)行:3a)利用空變性校正函數(shù)校正后的參考方位調(diào)頻率karef=ka-6atn2，得到校正函數(shù)的
系數(shù)
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一站固定式調(diào)頻連續(xù)波雙基地SAR成像方法，其中步驟9)所述的對脈沖壓縮以后的雷達(dá)回波信號s4(t" fa)做方位向逆傅里葉變換，按如下步驟進(jìn)行:

【文檔編號】G01S13/90GK103454632SQ201310242314
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月24日
【發(fā)明者】廖桂生, 夏艷杰, 徐青, 李 東, 王威, 楊科 申請人:西安電子科技大學(xué)