位空變性；其 中，f；表示距離向頻率，fa表示多普勒頻率，R bftl表示收發(fā)機(jī)和點(diǎn)目標(biāo)P在合成孔徑中心時(shí) 刻的雙基距離和； 步驟4,步驟3消除高精度二維頻譜的相位項(xiàng)的相位空變性后，得到空變性校正后的 高精度二維頻譜的相位項(xiàng)，進(jìn)而得到空變性校正后的時(shí)域回波信號(hào)的高精度二維頻譜， 然后在二維頻率域分別設(shè)計(jì)隨距離空變的第一匹配濾波器札。(匕f a)和第二匹配濾波器 (f；，fa)，將該空變性校正后的時(shí)域回波信號(hào)的高精度二維頻譜依次經(jīng)過(guò)第一匹配濾波 器(f；，f a)和第二匹配濾波器Hrai (f；，fa)，得到距離域聚焦良好的相位補(bǔ)償信號(hào)，并對(duì)該 距離域聚焦良好的相位補(bǔ)償信號(hào)進(jìn)行距離逆快速傅里葉變換，在距離-多普勒域設(shè)計(jì)第三 匹配濾波器H a(fa)，并將經(jīng)過(guò)距離逆快速傅里葉變換后的距離域聚焦良好的相位補(bǔ)償信號(hào) 經(jīng)過(guò)第三匹配濾波器H a(fa)，即可得到聚焦后的SAR成像；其中，f；表示距離向頻率，1表 示多普勒頻率。
2. 如權(quán)利要求1所述的雙基前視高機(jī)動(dòng)平臺(tái)SAR擴(kuò)展場(chǎng)景成像優(yōu)化方法，其特征在于， 在步驟1中，所述接收機(jī)與點(diǎn)目標(biāo)P之間的瞬時(shí)雙基斜距表達(dá)式Rk(tJ，其表達(dá)式為：
其中，（X' P，太p，〇)表示點(diǎn)目標(biāo)P在坐標(biāo)系V 〇太Z中的坐標(biāo)，（x< t，0, Ht)表示 發(fā)射機(jī)在坐標(biāo)系V 〇太z中的坐標(biāo)，（Xp，yp，0)表示接收機(jī)前視目標(biāo)區(qū)域內(nèi)一個(gè)點(diǎn)目標(biāo)P 的坐標(biāo)，（0, V17tl, v"Q)表示接收機(jī)在坐標(biāo)系xOyz中的速度向量，（0, a。, a")表示接收機(jī)在坐 標(biāo)系xOyz中的加速度向量，（0, vty, d, vtz(l)表示發(fā)射機(jī)在坐標(biāo)系X' Oy' z中的速度向量， (0, aty,，atz)表示發(fā)射機(jī)在坐標(biāo)系X' Oy' z中的加速度向量，Hk表示慢時(shí)間tm= 0時(shí)接 收機(jī)的高度，Ht表示慢時(shí)間tm= 0時(shí)發(fā)射機(jī)的高度，tm表示慢時(shí)間，RT(tm)表示發(fā)射機(jī)與點(diǎn) 目標(biāo)P之間的瞬時(shí)雙基斜距，R k(tm)表示接收機(jī)與點(diǎn)目標(biāo)P之間的瞬時(shí)雙基斜距。
3. 如權(quán)利要求1所述的雙基前視高機(jī)動(dòng)平臺(tái)SAR擴(kuò)展場(chǎng)景成像優(yōu)化方法，其特征在于， 在步驟1中，所述點(diǎn)目標(biāo)P的SAR時(shí)域回波信號(hào)沖V,")，其表達(dá)式為：
其中，Κ(?)表示雙基前視高機(jī)動(dòng)平臺(tái)SAR雷達(dá)線性調(diào)頻信號(hào)的距離向窗函數(shù)，wa(tm)表 示雙基前視高機(jī)動(dòng)平臺(tái)SAR雷達(dá)線性調(diào)頻信號(hào)的方位向窗函數(shù)，Rbf (tm)表示收發(fā)機(jī)與點(diǎn)目 標(biāo)P之間的瞬時(shí)雙基斜距，?表示快時(shí)間，tm表示慢時(shí)間，γ表示雙基前視高機(jī)動(dòng)平臺(tái)SAR 雷達(dá)線性調(diào)頻信號(hào)的調(diào)頻率，c表示光速，λ表示雙基前視高機(jī)動(dòng)平臺(tái)SAR雷達(dá)線性調(diào)頻信 號(hào)波長(zhǎng)。
4. 如權(quán)利要求1所述的雙基前視高機(jī)動(dòng)平臺(tái)SAR擴(kuò)展場(chǎng)景成像優(yōu)化方法，其特征在于， 在步驟2中，所述線性走動(dòng)量校正后的高精度二維頻譜丸/；.，./；,)的相位項(xiàng)?(f；，f a)，獲得線 性走動(dòng)量校正后的高精度二維頻譜丸/；.，/；)的相位項(xiàng)Φ (f；，fa)的具體子步驟包括： 4. 1對(duì)點(diǎn)目標(biāo)P的SAR時(shí)域回波信號(hào)WVm)進(jìn)行距離向快速傅里葉變換，得到距離頻 域-方位時(shí)域的回波信號(hào)s (f；，tm)，其表達(dá)式為：
其中，Wjf；)表示雙基前視高機(jī)動(dòng)平臺(tái)SAR雷達(dá)線性調(diào)頻信號(hào)在距離頻域的包絡(luò)， wa(tm)表示雙基前視高機(jī)動(dòng)平臺(tái)SAR雷達(dá)線性調(diào)頻信號(hào)的方位向窗函數(shù)，f；表示距離向頻 率，f。表示點(diǎn)目標(biāo)P的SAR時(shí)域回波信號(hào)的中心頻率，t m表示慢時(shí)間，γ表示雙基前視高機(jī) 動(dòng)平臺(tái)SAR雷達(dá)線性調(diào)頻信號(hào)的調(diào)頻率，c表示光速，Rbf(t m)表示收發(fā)機(jī)與點(diǎn)目標(biāo)P之間的 瞬時(shí)雙基斜距； 4. 2對(duì)距離頻域-方位時(shí)域的回波信號(hào)s (f；，tm)進(jìn)行距離頻域-方位時(shí)域上的線性走 動(dòng)量校正，得到線性走動(dòng)量校正后的回波信號(hào)slp(f；，tm);其中，f；表示距離向頻率，t m表示 慢時(shí)間； 4. 3對(duì)線性走動(dòng)量校正后的回波信號(hào)slp(f；，tm)進(jìn)行方位向快速傅立葉變換，依次得到 時(shí)域回波信號(hào)的二維頻譜S (f；，fa)，以及該時(shí)域回波信號(hào)的二維頻譜S (f；，fa)中快速傅里 葉變換中的相位項(xiàng)Θ (tm);其中，fa表示多普勒頻率，表示距離向頻率，tm表示慢時(shí)間； 4. 4采用級(jí)數(shù)反演理論，對(duì)線性走動(dòng)量校正后的斜距歷程Rbfl (tm)進(jìn)行泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)并 保留至三次項(xiàng)，得到快速傅里葉變換中的相位項(xiàng)θ(〇的解析解，即慢時(shí)間tm; 4. 5根據(jù)時(shí)域回波信號(hào)的二維頻譜S(f；，fa)、快速傅里葉變換中的相位項(xiàng)Θ (tm)和快 速傅里葉變換中的相位項(xiàng)θ(〇中的解析解，即tm，得到時(shí)域回波信號(hào)的高精度二維頻譜 丸/；.,./：,)，進(jìn)而得到高精度二維頻譜丸/；，./；)的相位項(xiàng)Φ (f；，fa);其中，fa表示多普勒頻率， 表示距離向頻率，tm表示慢時(shí)間。
5. 如權(quán)利要求4所述的雙基前視高機(jī)動(dòng)平臺(tái)SAR擴(kuò)展場(chǎng)景成像優(yōu)化方法，其特征在于， 所述快速傅里葉變換中的相位項(xiàng)Θ (〇,其表達(dá)式為：
其中，f。表示點(diǎn)目標(biāo)P的SAR時(shí)域回波信號(hào)的中心頻率，t m表示慢時(shí)間，γ表示雙基前 視高機(jī)動(dòng)平臺(tái)SAR雷達(dá)線性調(diào)頻信號(hào)的調(diào)頻率，c表示光速，f；表示距離向頻率，Rbfl(tm)表 示線性走動(dòng)量校正后的斜距歷程，f a表示多普勒頻率。
6. 如權(quán)利要求1所述的雙基前視高機(jī)動(dòng)平臺(tái)SAR擴(kuò)展場(chǎng)景成像優(yōu)化方法，其特征在于， 在步驟3中，所述采用高階多項(xiàng)式擬合來(lái)消除高精度二維頻譜丸/；.，./：,)的相位項(xiàng)Φ (f；，fa) 中的相位空變性，利用高階多項(xiàng)式擬合分別得到與場(chǎng)景相關(guān)的泰勒系數(shù)Ic1 ( Λ r)、k2 ( Λ r) 和 k3 ( Δ r)，即：
其中，1^、1^、1^分別為場(chǎng)景中心點(diǎn)對(duì)應(yīng)系數(shù)，31、1^、(^均表示擬合系數(shù)，1￡{1，2^·· ，N}，N表示擬合階數(shù)，Ar表示場(chǎng)景中除點(diǎn)目標(biāo)P外的其他點(diǎn)目標(biāo)到場(chǎng)景中心點(diǎn)的斜距差 異。
7. 如權(quán)利要求1所述的雙基前視高機(jī)動(dòng)平臺(tái)SAR擴(kuò)展場(chǎng)景成像優(yōu)化方法，其特征在于， 在步驟4中，所述第一匹配濾波器(f；，f a)和第二匹配濾波器Hran (f；，fa)，其表達(dá)式分別 為：
其中，γ表示雙基前視高機(jī)動(dòng)平臺(tái)SAR雷達(dá)線性調(diào)頻信號(hào)的調(diào)頻率，f；表示距離向頻 率，fa表示多普勒頻率，φ JfaAbftl)表示高精度二維頻譜兔Λ,/,)相位項(xiàng)φ (f,，fa)的距離徙 動(dòng)項(xiàng)，〇2(fa;RbfCI)表示高精度二維頻譜丸相位項(xiàng)的二次距離脈沖壓縮項(xiàng)， ?3(fa;Rbf〇)表示高精度二維頻譜丸/；.，乂）相位項(xiàng)的三次距離/方位耦合項(xiàng)，R wq 表示收發(fā)機(jī)和點(diǎn)目標(biāo)P在合成孔徑中心時(shí)刻的雙基距離和。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種雙基前視高機(jī)動(dòng)平臺(tái)SAR擴(kuò)展場(chǎng)景成像優(yōu)化方法，其主要思路是：先獲得點(diǎn)目標(biāo)的SAR時(shí)域回波信號(hào)，進(jìn)而得到線性走動(dòng)量校正后的回波信號(hào)和線性走動(dòng)量校正后的斜距歷程，然后對(duì)該線性走動(dòng)量校正后的回波信號(hào)進(jìn)行方位向FFT，得到時(shí)域回波信號(hào)的二維頻譜；對(duì)線性走動(dòng)量校正后的斜距歷程進(jìn)行高階近似，得到線性走動(dòng)量校正后的高精度二維頻譜的相位項(xiàng)后，在距離向進(jìn)行泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)，采用高階多項(xiàng)式擬合來(lái)消除高精度二維頻譜的相位項(xiàng)的相位空變性，再經(jīng)過(guò)二維頻率域設(shè)計(jì)的匹配濾波器，得到距離域聚焦良好的相位補(bǔ)償信號(hào)后，并進(jìn)行距離域IFFT，然后再經(jīng)過(guò)距離-多普勒域設(shè)計(jì)的匹配濾波器，得到聚焦后的SAR成像。
【IPC分類】G01S7-41, G01S13-90
【公開(kāi)號(hào)】CN104865573
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510324660
【發(fā)明人】李亞超, 孟自強(qiáng), 翟亞迪, 全英匯, 邢孟道
【申請(qǐng)人】西安電子科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年6月12日