彈載sar子孔徑前斜視高階非線性調頻變標成像方法
2023-05-10 17:39:16 1
彈載sar子孔徑前斜視高階非線性調頻變標成像方法
【專利摘要】本發明屬於雷達信號處理領域，公開了一種彈載SAR子孔徑前斜視高階非線性調頻變標成像方法，其利用子孔徑數據實現彈載SAR前斜視高階非線性調頻變標成像，可用於機載、彈載平臺SAR成像。其主要步驟為：（1）對回波信號進行距離脈壓和時域走動校正；（2）將信號變到二維頻域進行頻域徙動校正和二次壓縮並補償方位向的高次相位；（3）在方位頻域引入高階非線性調頻變標擾動因子，校正都卜勒調頻率和方位向高次項的空變；（4）通過譜分析處理將圖像聚焦在方位頻域上。本發明解決了距離方位的解耦合以及時域校正走動而帶來的方位聚焦深度問題，其方法能夠適應不同的場景及高解析度要求，也可用於地圖測繪等領域。
【專利說明】彈載SAR子孔徑前斜視高階非線性調頻變標成像方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於雷達信號處理領域，涉及一種彈載SAR子孔徑前斜視高階非線性調頻變標成像方法，其利用子孔徑數據實現彈載SAR前斜視高階(三階及其以上)非線性調頻變標成像，可用於機載、彈載平臺SAR成像。
【背景技術】
[0002]隨著合成孔徑雷達成像技術的發展，將合成孔徑雷達(SAR)與精確制導技術相結合的彈載SAR已成為近年的研究熱點。由於彈載SAR需要高解析度以獲得更多的目標信息，使目標的形狀和精細結構更清晰地呈現出來，從而大大提高對目標的識別能力和精確打擊能力；而在軍事上，彈載SAR通常在偵查完後還需完成攻擊，為了保證飛彈具備一定的轉彎機動時間，彈載SAR —般需在前斜視的情況下成像；另一方面，在適當損失解析度的代價下，與全孔徑數據相比，使用子孔徑數據進行相干處理，能簡化處理流程、減小運動補償複雜度、計算量和存儲量，以實現快視成像。因此，對於採用子孔徑的前斜視高解析度的彈載SAR成像研究具有重要意義。
[0003]近年來，國內主要從提高斜視模型近似精度以及距離徙動校正的精度來開展前斜視的成像研究，在方位時域引入擾動因子來校正方位調頻率空變問題，但是這些方法並不適用於高速運動彈載平臺前斜視子孔徑的成像處理。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於提供一種彈載SAR子孔徑前斜視高階非線性調頻變標成像方法，能夠解決距離方位的解I禹合以及時域校正走動而帶來的方位聚焦深度問題，提高成像精度，改善了邊緣點的聚焦效果，擴大了成像場景。
[0005]本發明的主要思路是:(1)對回波信號進行距離脈壓和時域走動校正；(2)將信號變到二維頻域進行頻域徙動校正和二次壓縮並補償方位向的高次相位；(3)在方位頻域引入高階非線性調頻變標擾動因子，校正都卜勒調頻率和方位向高次項的空變；(4)通過譜分析處理將圖像聚焦在方位頻域上。
[0006]為了達到上述目的，本發明採用以下技術方案予以實現。
[0007]—種彈載SAR子孔徑前斜視高階非線性調頻變標成像方法，其彈載SAR工作在條帶模式，彈載平臺高度為H，以速度V沿X軸勻速直線飛行，Θ ^為波束射線指向的斜視角，R0為波束中心線掃過目標時的斜距，tm為方位慢時間，以彈載平臺位於O點的時刻為方位慢時間的起點，Rb為場景中某一點目標與彈載SAR的最近距離；點目標到彈載SAR的瞬時斜
距為= J(J^CC)SW +(/?丨,sini1" —(v』/m — ,其中 Xn=Vtn, 1^為天線波束中心穿越目
標點的時刻；
[0008]其特徵在於，包括以下步驟:
[0009]步驟1，假設彈載SAR發射的是線性調頻信號，則其基頻回波信號為StlU" tm)，其中仁為距離快時間，tm為方位慢時間；
[0010]步驟2，對基頻回波信號StlU" tm)進行距離向傅立葉變換處理，得到距離頻域方位時域信號S1 (fr, tm)，其中f；為距離頻率；
[0011]步驟3，對距離頻域方位時域信號S1 (f；，tm)進行距離向脈衝壓縮處理，得到距離脈壓信號S2 (fr, tm)；
[0012]步驟4，對距離脈壓信號S2(f；，tm)進行線性距離走動校正，得到線性距離走動校正後的信號S3(f；，tm);
[0013]步驟5，採用駐定相位原理，對線性距離走動校正後的信號S3 (f；，tm)作方位向傅立葉變換，得到二維頻域信號S4 (f；，fa)，其中fa為方位頻率；
[0014]步驟6，對二維頻域信號S4(f；，fa)進行距離彎曲校正和二次距離壓縮，得到解耦後的二維頻域信號S5 (fr, fa)，然後對解耦後的二維頻域信號S5 (fr, fa)進行距離向逆傅立葉變換，得到距離時域方位頻域信號S6(t" fa)；
[0015]步驟7，對距離時域方位頻域信號S6(t" fa)在fa=0處進行方位向五階泰勒級數展開，並對方位向四階、五階相位進行補償，得到補償完方位向四階、五階相位的距離時域方位頻域信號S9(H)；
[0016]步驟8，對補償完方位向四階、五階相位的距離時域方位頻域信號S9(t"fa)作方位向逆傅立葉變換，得到補償完方位向四階、五階相位的時域信號Sltl(U tm)，
[0017]
【權利要求】
1.一種彈載SAR子孔徑前斜視高階非線性調頻變標成像方法，其彈載SAR工作在條帶模式，彈載平臺高度為H，以速度V沿X軸勻速直線飛行，Qtl為波束射線指向的斜視角，Rtl為波束中心線掃過目標時的斜距，^為方位慢時間，以彈載平臺位於O點的時刻為方位慢時間的起點，Rb為場景中某一點目標與彈載SAR的最近距離；點目標到彈載SAR的瞬時斜距為
2.根據權利要求1所述的彈載SAR子孔徑前斜視高階非線性調頻變標成像方法，其特徵在於，步驟4對距離脈壓信號S2 (fr, tm)進行線性距離走動校正，得到線性距離走動校正後的信號S3 (fr, tm)， 其中，校正函數Hjfr, tj為
3.根據權利要求1所述的彈載SAR子孔徑前斜視高階非線性調頻變標成像方法，其特徵在於，步驟5對線性距離走動校正後的信號S3(f；，tm)作方位向傅立葉變換，得到二維頻域信號 S4 (fr，fa),
4.根據權利要求3所述的彈載SAR子孔徑前斜視高階非線性調頻變標成像方法，其特徵在於，步驟6的具體子步驟為: (6a)對二維頻域信號S4(fr，fa)中的根式
5.根據權利要求4所述的彈載SAR子孔徑前斜視高階非線性調頻變標成像方法，其特徵在於，步驟7的具體子步驟為: (7a)對S6 (U fa)在fa=0處進行五階泰勒級數展開，得S7 (t" fa)
6.根據權利要求1所述的彈載SAR子孔徑前斜視高階非線性調頻變標成像方法，其特徵在於，步驟9的具體子步驟為: (9a)消除調頻率和相位的誤差，即消除kSA#n、和kSATtn項，在頻域引入方位高階非線性調頻變標擾動因子Hms，其中p、q為待定量
【文檔編號】G06F19/00GK103901428SQ201410122328
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月28日 優先權日:2014年3月28日
【發明者】梁毅, 李震宇, 馬倩, 邢孟道, 王虹現 申請人:西安電子科技大學