機(jī)在坐標(biāo)系xOyz中的速度向量為(0, v^,v"Q),接收機(jī)在坐標(biāo)系xOyz中的加速度向量為 (0,317,3"),發(fā)射機(jī)在坐標(biāo)系^; /〇7/2中的速度向量為(0,¥^(|,¥^),發(fā)射機(jī)在坐標(biāo)系 x' Oy' z中的加速度向量為(0,at<,atz)。
[0072] 2. 2將線性走動量校正后的斜距歷程Rbfl (〇等效為單基SAR斜距形式,得到等效 的雙基前視高機(jī)動平臺SAR的三次精確近似斜距表達(dá)式馬nh);其中,tm表示慢時間。
[0073] 具體地,傳統(tǒng)的單基SAR斜距歷程1/小",)可表示為:
[0075] 其中,Ve(1表示等效速度且是待定量,0 6(1表示等效斜視角且是待定量,Rbf(l表示收 發(fā)機(jī)和點(diǎn)目標(biāo)P在合成孔徑中心時刻的雙基距離和,tm表示慢時間。將式(7)寫成三階泰 勒級數(shù)的形式,得到:
[0077]將式(6)得到的線性走動量校正后的斜距歷程Rbfl(tJ等效為單基SAR斜距形式, 即將式⑶與式(6)比較可知,式⑶只有兩個未知數(shù)等效速度Veq和等 效斜視角9 ,能夠?qū)﹄p基前視高機(jī)動平臺SAR的斜距歷程實(shí)現(xiàn)二階精確逼近,對于未補(bǔ)償 的三次項(xiàng)將會嚴(yán)重影響雙基前視高機(jī)動平臺SAR二維頻譜的精度,需要引入線性分量ptm 來得到等效的雙基前視高機(jī)動平臺SAR的三次精確近似斜距表達(dá)式,即
[0079] 其中,p表示為得到三次精確近似斜距表達(dá)式而引入的線性修正因子,且p是待定 量,V e(1表示等效速度且是待定量,9 e(1表示等效斜視角且是待定量,tm表示慢時間,Rbf。表 示收發(fā)機(jī)和點(diǎn)目標(biāo)P在合成孔徑中心時刻的雙基距離和。
[0080] 為確定等效速度veq、等效斜視角0 6(1和為得到三次精確近似斜距表達(dá)式而引入的 線性修正因子P,將式(9)在慢時間tm= 0處展開成泰勒級數(shù)形式,得到:
[0082] 聯(lián)立式(6)和式(10),解得:
[0084] 其中,V k2、k3表示泰勒級數(shù)展開系數(shù),t m表示慢時間,f ,表示距離向頻率,f。表 示任意點(diǎn)目標(biāo)P的SAR時域回波信號的中心頻率,c表示光速,Rbf(l表示收發(fā)機(jī)和點(diǎn)目標(biāo)P 在合成孔徑中心時刻的雙基距離和。
[0085] 2. 3根據(jù)等效的雙基前視高機(jī)動平臺SAR的三次精確近似斜距表達(dá)式(〔"),對 線性走動量校正后的回波信號slp(f;,〇進(jìn)行方位向傅立葉變換并利用駐定相位原理,依 次得到時域回波信號的二維頻譜S (f;,fa)和該時域回波信號的二維頻譜S (f;,fa)中的相位 項(xiàng)傘(4, ;其中,fa表示多普勒頻率,f !?表示距離向頻率,tm表示慢時間。
[0086] 具體地,對線性走動量校正后的回波信號slp(f;,〇進(jìn)行方位向傅立葉變換并利 用駐定相位原理,得到時域回波信號的二維頻譜S(f;,f a),其表達(dá)式為:
[0087] S (fr, fa) = ffr (fr) ffa (fa) exp [ j (i) (fr, fa) ] (11)
[0088] 其中,fa表示多普勒頻率,f,表示距離向頻率,Wa(f a)表示雙基前視高機(jī)動平臺SAR 雷達(dá)線性調(diào)頻信號在多普勒域的包絡(luò),Wjf;)表示雙基前視高機(jī)動平臺SAR雷達(dá)線性調(diào)頻 信號在距離頻域的包絡(luò),4>(f;,f a)表示時域回波信號的二維頻譜S(f;,fa)的相位相。
[0089] 時域回波信號的二維頻譜S(f;,fa)中的相位項(xiàng)Mf;,fa)表示如下:
[0091] 其中,f;表示距離向頻率,f。表示點(diǎn)目標(biāo)P的SAR時域回波信號的中心頻率,y表 示雙基前視高機(jī)動平臺SAR雷達(dá)線性調(diào)頻信號的調(diào)頻率,c表示光速,Veq表示等效速度且 是待定量, 9 %表示等效斜視角且是待定量,Rbf〇表示收發(fā)機(jī)和點(diǎn)目標(biāo)P在合成孔徑中心時 刻的雙基距離和。為表示簡便,令
[0093] 其中,f。表示點(diǎn)目標(biāo)P的SAR時域回波信號的中心頻率,Y表示雙基前視高機(jī)動 平臺SAR雷達(dá)線性調(diào)頻信號的調(diào)頻率,f;表示距離向頻率,f a表示多普勒頻率,t m表示慢時 間,c表示光速,Ve(1表示等效速度且是待定量,0 6(1表示等效斜視角且是待定量,p表示為得 到三次精確近似斜距表達(dá)式而引入的線性修正因子,且P是待定量。
[0094] 步驟3,將時域回波信號的二維頻譜S (f;,fa)中的相位項(xiàng)巾(f;,fa)在距離向頻率 〇處進(jìn)行泰勒級數(shù)展開并保留到三次項(xiàng),分別得到方位壓縮項(xiàng)巾距離徙動 項(xiàng)Mfa;RbfQ)、二次距離脈沖壓縮(SRC)項(xiàng)(i> 2(fa;RbfQ)和三次距離/方位耦合項(xiàng) RbfQ),并將該四項(xiàng)分別近似寫為以收發(fā)機(jī)和點(diǎn)目標(biāo)P在合成孔徑中心時刻的雙基距離和RbfQ 為變量的表達(dá)式,采用高階多項(xiàng)式擬合來消除時域回波信號的二維頻譜S(f;,fa)的相位項(xiàng) ? (f;,fa)的相位空變性;其中,f;表示距離向頻率,f a表示多普勒頻率,Rbf(l表示收發(fā)機(jī)和 點(diǎn)目標(biāo)P在合成孔徑中心時刻的雙基距離和。
[0095] 步驟3的具體子步驟為:
[0096] 3. 1由時域回波信號的二維頻譜S(f;,fa)中的相位項(xiàng)(Hf;,fa)可知,時域回波信 號的二維頻譜存在仁和f a的耦合,不便于后續(xù)進(jìn)行SAR成像處理,因此將時域回波信號的 二維頻譜S(f;,fa)中的相位項(xiàng)巾(f;,f a)在距離向頻率f;= 0處進(jìn)行泰勒級數(shù)展開并保留 到三次項(xiàng),整理得到如下形式:
[0098] 其中,表示時域回波信號的二維頻譜S(f;,fa)的相位項(xiàng)〇 (f;,fa)的 方位壓縮項(xiàng),表示時域回波信號的二維頻譜S(f;,fa)相位項(xiàng)〇(f;,fa)的距 離徙動項(xiàng),〇 2(fa;RbKI)表示時域回波信號的二維頻譜S(f;,fa)的相位項(xiàng)〇(f;,f a)的二 次距離脈沖壓縮(SRC)項(xiàng),〇3(fa;RbKI)表示時域回波信號的二維頻譜S(f;,f a)的相位項(xiàng) 〇 (f,,fa)的三次距離/方位耦合項(xiàng),〇AJfa)表示點(diǎn)目標(biāo)P聚焦的方位位置,〇V(f a,f,)表 示點(diǎn)目標(biāo)P聚焦的距離位置,表示常數(shù)相位項(xiàng),
[0099] 具體地,%(fa;RbfCI)表示時域回波信號的二維頻譜S(f;,f a)的相位項(xiàng)〇 (f;,fa) 的方位壓縮項(xiàng),該項(xiàng)如果不能精確補(bǔ)償,會導(dǎo)致SAR成像的方位散焦;〇 i (fa;R bf(l)表示時域 回波信號的二維頻譜S(f;,fa)相位項(xiàng)〇(f;,f a)的距離徙動項(xiàng),〇2(fa;RbKI)表示時域回波 信號的二維頻譜S(f;,f a)的相位項(xiàng)〇(f;,fa)的二次距離脈沖壓縮(SRC)項(xiàng),〇3(fa;R bfQ) 表示時域回波信號的二維頻譜S(f,,fa)的相位項(xiàng)〇 (f,,fa)的三次距離/方位耦合項(xiàng),該三 項(xiàng)均表明距離向與方位向存在耦合,使得SAR成像計算復(fù)雜化,并且該三項(xiàng)的補(bǔ)償精度均 直接影響SAR成像的聚焦性能;〇 AJfa)表示點(diǎn)目標(biāo)P聚焦的方位位置,分別表 示點(diǎn)目標(biāo)P聚焦的距離位置,為常數(shù)相位項(xiàng),該三項(xiàng)相位項(xiàng)均不影響SAR成像的聚焦性 能,可不予考慮。
[0100] 因此,將時域回波信號的二維頻譜s(f;,fa)中的相位項(xiàng)(i) (f;,fa)在距離向頻率f; =0處進(jìn)行泰勒級數(shù)展開并保留到三次項(xiàng),并對式(13)的右端前四項(xiàng)相位項(xiàng)進(jìn)行分析,該 前四項(xiàng)相位項(xiàng)表達(dá)式分別表示如下:
[0105]其中,
[0110] 為表述簡便,令
[0112] 其中,f;表示距離向頻率,fa表示多普勒頻率,c表示光速,A表示雙基前視高機(jī) 動平臺SAR雷達(dá)線性調(diào)頻信號波長,R bf(l表示收發(fā)機(jī)和點(diǎn)目標(biāo)P在合成孔徑中心時刻的雙 基距離和,Rt_表示合成孔徑中心時刻發(fā)射機(jī)與點(diǎn)目標(biāo)P的斜距,R_ n表示合成孔徑中心 時刻接收機(jī)與點(diǎn)目標(biāo)P的斜距,HK表示慢時間t m= 0時接收機(jī)的高度,H T表示慢時間t m = 0時發(fā)射機(jī)的高度,(〇, 0, HK)表示接收機(jī)在坐標(biāo)系X〇yZ中的坐標(biāo),(xt',0, HT)表示發(fā)射 機(jī)在坐標(biāo)系x' Oy' z中的坐標(biāo),(0,¥_,¥"(!)表示接收機(jī)在坐標(biāo)系xOyz中的速度向量, (0,vty, mVtJ表示發(fā)射機(jī)在坐標(biāo)系x' Oy' z中的速度向量,((^amaj表示接收機(jī)在坐 標(biāo)系xOyz中的加速度向量,(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, P為接收機(jī)前視目標(biāo)區(qū)域內(nèi)任意一個點(diǎn)目標(biāo),(xp,yp,〇)表示點(diǎn)目標(biāo)P的坐標(biāo),1^、匕、1^表示 泰勒級數(shù)展開系數(shù),f。表示點(diǎn)目標(biāo)P的SAR時域回波信號的中心頻率。
[0113] 3. 2將時域回波信號的二維頻譜S(f;,fa)的相位項(xiàng)〇(f;,fa)的方位壓縮項(xiàng) ?〇(fa;RM〇)、時域回波信號的二維頻譜s(f;,f a)相位項(xiàng)〇(f;,fa)的距離徙動項(xiàng)〇\(fa; RbfQ)、時域回波信號的二維頻譜S(f;,fa)的相位項(xiàng)〇 (f;,fa)的二次距離脈沖壓縮(SRC)項(xiàng) ?2(fa;R bf〇)、時域回波信號的二維頻譜S(f;,fa)的相位項(xiàng)〇 (f;,fa)的三次距離/方位耦合 項(xiàng)①冶』^)分別近似寫為以收發(fā)機(jī)和點(diǎn)目標(biāo)P在合成孔徑中心時刻的雙基距離和rmq為 變量的表達(dá)式A (^、A (^、A巾2、A巾3,通過采用高階多項(xiàng)式擬合消除時域回波信號的二 維頻譜S(f;,f a)的相位項(xiàng)〇 (f;,fa)的相位空變性;其中,方位壓縮項(xiàng)以Rbf(l為 變量的空變相位項(xiàng),A (^表示距離徙動項(xiàng)O 以RbfQ為變量的空變相位項(xiàng),A (}> 2 表示二次距離脈沖壓縮項(xiàng)〇2(fa;RbfC1)以R bf(1為變量的空變相位項(xiàng),A巾3表示三次距離/ 方位耦合項(xiàng)〇 3 (fa;R bf(l)以Rbf(l為變量的空變相位項(xiàng),R bf(l表示收發(fā)機(jī)和點(diǎn)目標(biāo)P在合成孔 徑中心時刻的雙基距離和,f;表示距離向頻率,fa表示多普勒頻率。
[0114] 具體地,將時域回波信號的二維頻譜S(f;,fa)的相位項(xiàng)〇 (f;,fa)的方位壓縮項(xiàng) ?〇(fa;Rbf〇)、時域回波信號的二維頻譜s(f;,f a)相位項(xiàng)〇(f;,fa)的距離徙動項(xiàng)〇\(fa; RbfQ)、時域回波信號的二維頻譜s(f;,f a)的相位項(xiàng)〇 (f;,fa)的二次距離脈沖壓縮(SRC)項(xiàng) ?2(fa;R bf〇)、時域回波信號的二維頻譜s(f;,fa)的相位項(xiàng)①(f;,fa)的三次距離/方位耦 合項(xiàng)分別近似寫為以收發(fā)機(jī)和點(diǎn)目標(biāo)P在合成孔徑中心時刻的雙基距離和R bfQ 為變量的表達(dá)式A (J^、A (J^、A <J)2、A <J)3,其表達(dá)式分別表不如下