專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種星載topsar數(shù)據(jù)成像處理裝置及其處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于信號(hào)處理領(lǐng)域，特別涉及一種星載T0PSAR數(shù)據(jù)成像處理裝置及其處理方法。
背景技術(shù)：
：合成孔徑雷達(dá)(SAR)衛(wèi)星近些年來(lái)發(fā)展迅速，由于SAR衛(wèi)星不受天氣、地理、時(shí)間等因素的限制，能夠?qū)Φ剡M(jìn)行全天時(shí)的觀測(cè)，且具有一定的穿透力，因而被廣泛的應(yīng)用于軍事偵察、資源探測(cè)、海洋觀測(cè)、生態(tài)監(jiān)測(cè)等方面。星載SAR作為一種對(duì)地觀測(cè)成像雷達(dá)，寬觀測(cè)帶、高分辨率是其發(fā)展的一個(gè)重要方向。為了實(shí)現(xiàn)寬觀測(cè)帶，傳統(tǒng)的方法是采用掃描工作模式(ScanSAR模式)，在ScanSAR工作模式下，衛(wèi)星通過(guò)在工作時(shí)間內(nèi)切換波束視角，完成不同區(qū)域的觀測(cè)，最后通過(guò)拼接實(shí)現(xiàn)寬測(cè)繪帶，如圖1所示，T1T6表示波束視角的切換時(shí)刻，S1S6表示不同的子測(cè)繪帶，V代表了飛行的速度。在ScanSAR工作模式下，觀測(cè)區(qū)域內(nèi)的每一個(gè)目標(biāo)的被觀測(cè)時(shí)間都只對(duì)應(yīng)全孔徑時(shí)間的一部分，處于方位向上不同位置的目標(biāo)其對(duì)應(yīng)的方位天線方向圖加權(quán)調(diào)制不同，如圖2所示，目標(biāo)A、B、C分別處于方位向不同的位置，因此其對(duì)應(yīng)的方位向天線方向圖調(diào)制也不同。由于處于不同方位向位置的目標(biāo)所受到的方位向天線方向圖調(diào)制不同，最終將導(dǎo)致圖像沿方位向出現(xiàn)明暗變化的“扇貝效應(yīng)”，嚴(yán)重影響圖像的判讀。為了消除這種“扇貝效應(yīng)”，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射校正處理，而其精確的校正需要對(duì)方位向天線方向圖進(jìn)行精準(zhǔn)的測(cè)量，這無(wú)疑將增加整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜度，同時(shí)也加大了數(shù)據(jù)后續(xù)處理的難度。為了緩解該問(wèn)題，近幾年產(chǎn)生了一種新的、先進(jìn)的工作模式——T0PSAR模式(TerrainObservationbyProgressiveScans)，在該模式下，衛(wèi)星在飛行過(guò)程中，天線通過(guò)沿方位向上的波束掃描，使得沿方位向上的每一個(gè)目標(biāo)都具有全孔徑的積累，因此每一個(gè)目標(biāo)所受的方位向天線方向圖調(diào)VLRF制都為全天線方向圖調(diào)制，抑制了“扇貝效應(yīng)”，其工作模式如圖3所示，天線波速沿飛行方向進(jìn)行掃描，因此方位向上的每一個(gè)目標(biāo)都受到完整的方位向天線方向圖調(diào)制，積累的能量相同，故“扇貝效應(yīng)”得到了抑制，其中rl為衛(wèi)星到旋轉(zhuǎn)點(diǎn)的最近距離，r0為衛(wèi)星到目標(biāo)的最近距離。T0PSAR工作模式雖然能夠抑制扇貝效應(yīng)，但其在工作期間需要沿方位向進(jìn)行波束掃描，因此增加了T0PSAR數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜度。首先由于方位向上的波束掃描，整個(gè)場(chǎng)景內(nèi)多普勒帶寬大于脈沖重復(fù)頻率，這將造成T0PSAR數(shù)據(jù)在方位向頻域上發(fā)生混疊’其次方位向上的波束掃描還使得波束照射場(chǎng)景大于衛(wèi)星飛行時(shí)間內(nèi)所對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景大小，這將造成T0PSAR數(shù)據(jù)在方位向時(shí)域上發(fā)生混疊。因此在對(duì)T0PSAR數(shù)據(jù)進(jìn)行成像處理過(guò)程中，需要綜合考慮數(shù)據(jù)在方位向上時(shí)域和頻域的混疊。目前，針對(duì)T0PSAR數(shù)據(jù)的處理大多需要進(jìn)行分塊處理以解決方位向頻域的混疊，這樣降低了處理的效率，同時(shí)還引入了額外的拼接步驟。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，提供一種星載T0PSAR數(shù)據(jù)成像處理裝置及方法。本發(fā)明提供了一種星載T0PSAR數(shù)據(jù)的成像處理裝置及方法，利用本裝置及方法，可解決數(shù)據(jù)在時(shí)域和頻域的混疊問(wèn)題，精確、高效的完成T0PSAR數(shù)據(jù)的成像處理。本發(fā)明的一種星載T0PSAR數(shù)據(jù)的成像處理裝置，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、頻域擴(kuò)展模塊、數(shù)據(jù)聚焦模塊和時(shí)域擴(kuò)展模塊；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊讀入T0PSAR數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)的距離向采樣點(diǎn)數(shù)不足2的n次冪，在距離向和方位向首尾進(jìn)行補(bǔ)0，直到補(bǔ)足至2的n次冪；頻域擴(kuò)展模塊從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中獲取補(bǔ)0后的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法操作及快速傅里葉變換操作，完成T0PSAR數(shù)據(jù)在方位向上的頻域擴(kuò)展；數(shù)據(jù)聚焦模塊獲取頻域擴(kuò)展模塊處理后的數(shù)據(jù)，進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法操作及快速傅里葉變換操作，完成T0PSAR數(shù)據(jù)在方位向和距離向上的能量聚焦；時(shí)域擴(kuò)展模塊獲取數(shù)據(jù)聚焦模塊處理后的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)復(fù)數(shù)乘法操作及快速傅里葉變換操作，完成T0PSAR數(shù)據(jù)在方位向上的時(shí)域擴(kuò)展，經(jīng)過(guò)四個(gè)模塊后，完成了T0PSAR數(shù)據(jù)的精確成像處理。一種星載T0PSRA數(shù)據(jù)成像處理方法，包括如下幾個(gè)步驟步驟一T0PSAR數(shù)據(jù)的讀入及存儲(chǔ)；具體包括以下幾個(gè)步驟(a)按幀讀入T0PSAR數(shù)據(jù)；(b)判斷方位向幀數(shù)是否為2的n次冪，如果是則執(zhí)行步驟(c)，如不是則在方位向首尾補(bǔ)0至2的n次冪；(c)判斷距離向采樣點(diǎn)數(shù)數(shù)是否為2的n次冪，如果是則執(zhí)行步驟二，如不是則在距離向首尾補(bǔ)0至2的n次冪；完成上述步驟后，T0PSAR數(shù)據(jù)的表達(dá)式如公式(1)所示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>其中，6為目標(biāo)后向散射系數(shù)；j為距離門(mén)序號(hào)，范圍為從0到(Nr-1)；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>為方位向慢時(shí)間，其中i為方位向幀數(shù)序號(hào)，范圍為從0到(Na-DJRF為脈沖重復(fù)頻率；:=++^^為距離向快時(shí)間，其中之為信號(hào)采樣率，c為光速，U為第一個(gè)距離門(mén)對(duì)應(yīng)的斜距；ffa(t)為方位向天線方向性函數(shù)，仿真中=0a(t)為方位向V8A)離軸角，eA=x/D為方位向波束寬度；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>R{f,R)為發(fā)射脈沖包絡(luò)；b=Bw/Tao為信號(hào)調(diào)頻斜率，Bw為線性調(diào)頻信號(hào)帶寬，Tao為信號(hào)脈沖寬度；\為工作波長(zhǎng)；-2/^.rco印為點(diǎn)目標(biāo)到雷達(dá)斜距變換的函數(shù)，它是方位向時(shí)間和斜距的函數(shù)，識(shí)為等效斜視角，V為衛(wèi)星等效的飛行速度。步驟二T0PSAR數(shù)據(jù)方位向的頻域擴(kuò)展；具體包括以下幾個(gè)步驟(a)沿距離門(mén)讀入T0PSAR數(shù)據(jù)，每次讀入Na個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)；(b)沿距離門(mén)按下列公式⑵進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法；H^t)=exp{-jJik^t2}(2)其中，PRF為脈沖重復(fù)頻率；i-Na/2力別立，胃巾i力別立號(hào)，力力人0至IJ(Na-1)；PRFK=2-V2/Ari為方位向波束掃描角頻率；V為衛(wèi)星等效的飛行速度；\為波長(zhǎng)為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)到衛(wèi)星的最近距離；(c)沿距離門(mén)進(jìn)行快速傅里葉變換；(d)沿距離門(mén)按下列公式(3)進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法；H2(t)=exp{-jJiK^t'2}(3)i-Na/2其中，為步頁(yè)域擴(kuò)展后方位向^間；PRFPRF'=Naku/PRF為頻域擴(kuò)展后等效的脈沖重復(fù)頻率；步驟三T0PSAR數(shù)據(jù)的聚焦處理；具體包括以下幾個(gè)步驟(a)沿距離門(mén)讀入T0PSAR數(shù)據(jù)，每次讀入Na個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)；(b)沿距離門(mén)進(jìn)行快速傅里葉變換；(c)沿距離向讀入T0PSAR數(shù)據(jù)，每次讀入Nr個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)；(d)沿距離向按下列公式(4)(7)進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>^ef(f)=Rref[l+Cs(f)]其中j為距離門(mén)序號(hào)，范圍為從0到(Nr-1)；Rref和代<分別為參考斜距和參考斜距所對(duì)應(yīng)的等效斜視角f=i-Na/2/Na.PRF'為頻域擴(kuò)展后方位向頻率，其中i為方位向幀數(shù)序號(hào)，范圍為從0到(Na—1)；；fr=j-Nr/2/Nr．人為頻域擴(kuò)展后方位向頻率；(e)沿距離向進(jìn)行快速傅里葉變換；(f)沿距離向按下列公式(8)進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>(8)(g)沿距離向進(jìn)行快速傅里葉逆變換；(h)沿距離門(mén)讀入TOPSAR數(shù)據(jù)，每次讀入Na個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)；(i)沿距離門(mén)按下列公式(9)進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>其中，t=j/fs+2Rmin/c為距離向快時(shí)間；步驟四／OPSAR數(shù)據(jù)方位向的時(shí)域擴(kuò)展，完成／OPSAR數(shù)據(jù)的精確成像處理；具體包括以下幾個(gè)步驟(a)沿距離門(mén)讀入TOPSAR數(shù)據(jù)，每次讀入Na個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)；(a)沿距離門(mén)按公式(10)進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法；其中，PRF’一Na．k。／PRF為頻率擴(kuò)展后等效的脈沖重復(fù)頻率；kw=2.V2/λr1為方位向波束掃描角頻率；f=i-Na/2/Na為方位向頻率，其中i為方位向幀數(shù)序號(hào)，范圍為從。到(Na—1)；kr=2.V2/λ()r1+r0),V為衛(wèi)星飛行速度，入為波長(zhǎng)，r、為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)到衛(wèi)星的最近距離，r。為衛(wèi)星飛行過(guò)程中和目標(biāo)的最近距離；(C)沿距離門(mén)進(jìn)行快速傅里葉逆變換；(d)沿距離門(mén)按下列公式(11)進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法；i-0073]H+(t)一exp{j3Ikrt”’}(11)其中-PRF”一Na．kr／PRF’為時(shí)域擴(kuò)展后等效的脈沖重復(fù)頻率；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>為時(shí)域擴(kuò)展后方位向的時(shí)間變量；(e)沿距離門(mén)進(jìn)行快速傅里葉變換，完成TOPSAR數(shù)據(jù)的精確成像處理。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)處理速度高效。本發(fā)明只涉及到了復(fù)數(shù)乘法運(yùn)算及快速傅里葉變換，因此處理效率高，同時(shí)可根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展，方便的的實(shí)現(xiàn)并行操作。(2)在頻域擴(kuò)展中，利用傅立葉變換到頻域進(jìn)行處理，減少了運(yùn)算量，提高了處理速度和精度，具有更好的實(shí)用性。(3)在時(shí)域擴(kuò)展中，利用傅立葉變換到頻域進(jìn)行處理，避免了插值重采樣運(yùn)算，進(jìn)一步提高了處理的效率。(4)精度高。本發(fā)明充分考慮了多普勒參數(shù)隨距離門(mén)變化的特性，使得成像結(jié)果具有很高的精度。(5)移植性好。本發(fā)明所利用的器件都為較普通的器件，利用C語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)，可以很方便的進(jìn)行移植。(6)實(shí)用性好。本發(fā)明充分考慮了T0PSAR工作模式的特點(diǎn)，有針對(duì)性的采用了頻域擴(kuò)展及時(shí)域擴(kuò)展的方法克服T0PSAR數(shù)據(jù)自身頻域和時(shí)域混疊的特性，流程清晰，效率高效，具有巨大的工程實(shí)用價(jià)值。圖1是星載ScanSAR工作模式示意圖；圖2是ScanSAR數(shù)據(jù)“扇貝效應(yīng)”示意圖；圖3是星載TOPSAR工作模式示意圖；圖4是本發(fā)明的一種星載TOPSAR數(shù)據(jù)成像處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明頻域擴(kuò)展模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明數(shù)據(jù)聚焦模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明時(shí)域擴(kuò)展模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本發(fā)明一種星載TOPSAR數(shù)據(jù)成像處理方法的流程圖；圖10是本發(fā)明步驟一的方法流程圖；圖11是本發(fā)明步驟二的方法流程圖；圖12是本發(fā)明步驟三的方法流程圖；圖13是本發(fā)明步驟四的方法流程圖；圖14是本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)點(diǎn)目標(biāo)處理后方位向結(jié)果剖面圖；圖15是本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)點(diǎn)目標(biāo)處理后距離向結(jié)果剖面圖。圖中1-數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊2-頻域擴(kuò)展模塊3-數(shù)據(jù)聚焦模塊4-時(shí)域定標(biāo)模塊201-第一復(fù)數(shù)乘法子模塊202-第一快速傅立葉變換子模203-第二復(fù)數(shù)乘法子模塊塊301-第二快速傅立葉變換子302-第三復(fù)mm法子模塊303-第三快速傅立葉變模塊換子模塊304-第四復(fù)數(shù)乘法子模塊305-第四快速傅立葉變換子模306-第五復(fù)數(shù)乘法子模塊塊401-第六復(fù)數(shù)乘法子模塊402-第五快速傅立葉變換子模403-第七復(fù)數(shù)乘法子模塊塊404-第六快速傅立葉變換子模塊具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的一種星載TOPSRA數(shù)據(jù)的成像處理裝置，如圖4所示，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊1、頻域擴(kuò)展模塊2、數(shù)據(jù)聚焦模塊3和時(shí)域擴(kuò)展模塊4；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊1讀入TOPSRA數(shù)據(jù)，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)0；頻域擴(kuò)展模塊2從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊1中獲取補(bǔ)0后的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法操作及快速傅里葉變換操作，完成了T0PSAR數(shù)據(jù)在方位向上的頻域擴(kuò)展；數(shù)據(jù)聚焦模塊3獲取頻域擴(kuò)展模塊2處理后的數(shù)據(jù)，進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法操作及快速傅里葉變換操作，完成了TOPSAR數(shù)據(jù)在方位向和距離向上的能量聚焦；時(shí)域擴(kuò)展模塊4獲取數(shù)據(jù)聚焦模塊3處理后的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)復(fù)數(shù)乘法操作及快速傅里葉變換操作，完成了T0PSAR數(shù)據(jù)在方位向上的時(shí)域擴(kuò)展，經(jīng)過(guò)四個(gè)模塊后，完成了T0PSAR數(shù)據(jù)的精確成像處理。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊1如圖5所示，為一個(gè)二維的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其中，Rmin為第一個(gè)距離門(mén)對(duì)應(yīng)的斜距，每一幀數(shù)據(jù)按行進(jìn)行存放，即行方向?yàn)榫嚯x向，列方向?yàn)榉轿幌??？紤]到星載SAR信號(hào)為正交信號(hào)，為提高處理效率，數(shù)據(jù)按復(fù)數(shù)類(lèi)型存放于二維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。為了處理方便，二維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的每一維大小都為2的η次冪。在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊1中，讀入的TOPSAR數(shù)據(jù)按復(fù)數(shù)形式存放于其中，如果數(shù)據(jù)的距離向采樣點(diǎn)數(shù)不足2的η次冪時(shí)，在距離向首尾進(jìn)行補(bǔ)0操作，直到補(bǔ)足至2的η次冪，當(dāng)方位向幀數(shù)不足2的η次冪時(shí)，在方位向首尾進(jìn)行補(bǔ)0操作，直到補(bǔ)足至2的η次冪。在補(bǔ)零完成后，數(shù)據(jù)大小由為naXnr補(bǔ)充到NaXNr，其中na為方位向幀數(shù)，nr為距離向采樣點(diǎn)數(shù)，Na為方位向補(bǔ)零后幀數(shù)，Nr為距離向補(bǔ)零后采樣點(diǎn)數(shù)。TOPSAR數(shù)據(jù)的表達(dá)式如公式(1)所示S{z,f,R)=5-Wa{t)-aT--R{t\R)-expj-y^T--R(t;R)|-exp|-7y(1)其中，δ為目標(biāo)后向散射系數(shù)；i為方位向幀數(shù)序號(hào)，范圍為從0到(Na-I)；j為距離門(mén)序號(hào)，范圍為從0至IJ(Nr-I)；i-Na/2t=為方位向慢時(shí)間，其中PRF為脈沖重復(fù)頻率。γKr/2R〃^距離向快時(shí)間，其中之為信號(hào)采樣率，c為光速，Rfflin為第一個(gè)距JsC離門(mén)對(duì)應(yīng)的斜距。Wa(t)為方位向天線方向性函數(shù)，仿真中％(0=_c2f;r·^^，0a(t)為方位向V6A^離軸角，ΘΑ=λ/D為方位向波束寬度。αT--R(f,R)為發(fā)射脈沖包絡(luò)，一般情形下，發(fā)射包絡(luò)為矩形包絡(luò)。_c_b=Bw/Tao為信號(hào)調(diào)頻斜率，Bw為線性調(diào)頻信號(hào)帶寬，Tao為信號(hào)脈沖寬度。λ為工作波長(zhǎng)。=崢為點(diǎn)目標(biāo)到雷達(dá)斜距變換的函數(shù)，它是方位向時(shí)間和斜距的函數(shù)，識(shí)為等效斜視角，V為衛(wèi)星等效的飛行速度。本實(shí)施例中，所采用的參數(shù)如下所示(l)na=3000，nr=4096；(2)Na=4096，Nr=4096。頻域擴(kuò)展模塊2如圖6所示，包括三個(gè)子模塊，分別為第一復(fù)數(shù)乘法子模塊201，第一快速傅里葉變換子模塊202和第二復(fù)數(shù)乘法子模塊203。第一復(fù)數(shù)乘法子模塊201從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊1中沿距離門(mén)(即沿方位向箭頭指向，如圖5所示)每次讀入Na個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，根據(jù)公式(2)所示進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的復(fù)數(shù)乘法操作，直至完成第Nr個(gè)距離門(mén)的復(fù)數(shù)乘法操作。在完成復(fù)數(shù)乘法操作后，第一快速傅里葉變換子模塊202從第一復(fù)數(shù)乘法子模塊201中沿距離門(mén)每次讀入Na個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，進(jìn)行方位向快速傅里葉變換，直至完成第Nr個(gè)距離門(mén)的快速傅里葉變換操作。在完成快速傅里葉變換后，第二復(fù)數(shù)乘法子模塊203從第一快速傅里葉變換子模塊202中沿距離門(mén)每次讀入Na個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，根據(jù)公式(3)所示進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的復(fù)數(shù)乘法操作，直至完成第Nr個(gè)距離門(mén)的復(fù)數(shù)乘法操作，最終完成方位向頻域的擴(kuò)展。H1U)=exp{-j3ikwt2}(2)H2(t)=exp{-j3ikwt'2}(3)其中，i為方位向幀數(shù)序號(hào)，范圍為從0到(Na-I)；H1U)為時(shí)域去斜函數(shù)；H2(t)為時(shí)域調(diào)制函數(shù)；PRF為脈沖重復(fù)頻率；i-NaI2t=1為方位向時(shí)間;ΓKrPRF'=Na·kw/PRF為頻域擴(kuò)展后等效的脈沖重復(fù)頻率；i-NallΓ=i^「為頻域擴(kuò)展后方位向時(shí)間；ΓKr=2'Y2/X1為方位向波束掃描角頻率；V為衛(wèi)星等效的飛行速度；λ為波長(zhǎng)；Γι為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)到衛(wèi)星的最近距離，如圖3所示。本實(shí)施例中，所采用的參數(shù)如下所示，(l)i為方位向幀數(shù)序號(hào)，范圍為從0到(4096-1)；(2)PRF=3475Hz；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>數(shù)據(jù)聚焦模塊3如圖7所示，包括六個(gè)子模塊，分別為第二快速傅里葉變換子模塊301、第三復(fù)數(shù)乘法子模塊302、第三快速傅里葉變換子模塊303、第四復(fù)數(shù)乘法子模塊304、第四快速傅里葉變換子模塊305和第五復(fù)數(shù)乘法子模塊306。第二快速傅里葉變換子模塊301從頻域擴(kuò)展模塊2中沿距離門(mén)每次讀入Na個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，進(jìn)行方位向快速傅里葉變換，直至完成第Nr個(gè)距離門(mén)的快速傅里葉變換操作。在完成快速傅里葉變換后，第三復(fù)數(shù)乘法子模塊302從第二快速傅里葉變換子模塊301中沿距離向(即沿距離向箭頭指向，如圖5所示)每次讀入Nr個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，根據(jù)公式(47)所示進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的復(fù)數(shù)乘法操作，直至第Na幀數(shù)據(jù)處理完成。在完成復(fù)數(shù)乘法操作后，第三快速傅里葉變換子模塊303從第三復(fù)數(shù)乘法子模塊302中沿距離向每次讀入Nr個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，進(jìn)行距離向快速傅里葉變換，直至第Na幀數(shù)據(jù)處理完成。在完成快速傅里葉變換后，第四復(fù)數(shù)乘法子模塊304從第三快速傅里葉變換子模塊303中沿距離向每次讀入Nr個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，根據(jù)公式(8)所示進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的復(fù)數(shù)乘法操作，直至第Na幀數(shù)據(jù)處理完成。在完成復(fù)數(shù)乘法操作后，第四快速傅立葉變換子模塊305從第四復(fù)數(shù)乘法子模塊304中沿距離向每次讀入Nr個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，進(jìn)行距離向快速傅里葉逆變換，直至第Na幀數(shù)據(jù)處理完成。在完成快速傅里葉變換后，第五復(fù)數(shù)乘法子模塊306從第四快速傅里葉變換子模塊305中沿距離門(mén)每次讀入Na個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，根據(jù)公式(9)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)復(fù)數(shù)乘法操作，直至完成第Nr個(gè)距離門(mén)的復(fù)數(shù)乘法操作。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>+弘(/).[叫⑴κ“/小^―CVVrefJVJ其中，i為方位向幀數(shù)序號(hào)，范圍為從0到(Na-I)；j為距離門(mén)序號(hào)，范圍為從0至IJ(Nr-I)；Rref和分別為參考斜距和參考斜距所對(duì)應(yīng)的等效斜視角；f=i-Na/2/Na為為頻域擴(kuò)展后方位向頻率；fr=j-Nr/2/Nr為頻域擴(kuò)展后方位向頻率；τ=i/fs+2Rmin/c為距離向快時(shí)間；Φcs(t,f;Rref)代表線性變標(biāo)函數(shù)；Cs(f)代表線性變標(biāo)因子；br(f；Rref)代表變標(biāo)后距離向線性調(diào)頻信號(hào)的調(diào)頻率；tref(f)代表延時(shí)因子；Phase_r(fr,f)代表距離向信號(hào)濾波壓縮函數(shù)；Phase_a(τ，f)代表方位向信號(hào)濾波壓縮函數(shù)。本實(shí)施例中，所采用的參數(shù)如下所示，(l)i為方位向幀數(shù)序號(hào)，范圍為從0到(4096-1)；(2)j為距離向幀數(shù)序號(hào)，范圍為從0到(4096-1)；(3)Rref=699064.61m；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage17</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage17</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage17</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage17</formula>時(shí)域擴(kuò)展模塊4如圖8所示，包括四個(gè)子模塊，分別為第六復(fù)數(shù)乘法子模塊401，第五快速傅里葉變換子模塊402，第七復(fù)數(shù)乘法子模塊403和第六快速傅里葉變換子模塊404。第六復(fù)數(shù)乘法子模塊401從數(shù)據(jù)聚焦模塊3中沿距離門(mén)每次讀入Na個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，根據(jù)公式(10)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)復(fù)數(shù)乘法操作，直至完成第Nr個(gè)距離門(mén)的復(fù)數(shù)乘法操作。在完成復(fù)數(shù)乘法操作后，第五快速傅里葉變換子模塊402從第六復(fù)數(shù)乘法子模塊401中沿距離門(mén)每次讀入Na個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，進(jìn)行方位向快速傅里葉逆變換，直至完成第Nr個(gè)距離門(mén)的快速傅里葉變換操作。在完成快速傅里葉逆變換后，第七復(fù)數(shù)乘法子模塊403從第五快速傅里葉變換子模塊402中沿距離門(mén)每次讀入Na個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，根據(jù)公式(11)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)復(fù)數(shù)乘法操作，直至完成第Nr個(gè)距離門(mén)的復(fù)數(shù)乘法操作。在完成復(fù)數(shù)乘法操作后，第六快速傅立葉變換子模塊404從第七復(fù)數(shù)乘法子模塊403中沿距離門(mén)每次讀入Na個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，進(jìn)行方位向快速傅里葉變換，直至完成第Nr個(gè)距離門(mén)的快速傅里葉變換操作。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage18</formula>(10)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage18</formula>(11)其中，i為方位向幀數(shù)序號(hào)，范圍為從0到(Na-I)；H3(f)代表了頻域調(diào)制函數(shù)；H4(t)代表了時(shí)域補(bǔ)償函數(shù)PRF'=Na·kw/PRF為頻率擴(kuò)展后等效的脈沖重復(fù)頻率；=2·V2/λΓι為方位向波束掃描角頻率；PRF"=Na·kr/PRF'為時(shí)域擴(kuò)展后等效的脈沖重復(fù)頻率；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage18</formula>為方位向頻率；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage18</formula>為時(shí)域擴(kuò)展后方位向的時(shí)間變量；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage18</formula>V為衛(wèi)星飛行速度，λ為波長(zhǎng)，巧為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)到衛(wèi)星的最近距離，r0為衛(wèi)星飛行過(guò)程中和目標(biāo)的最近距離，如圖3所示。本實(shí)施例中，所采用的參數(shù)如下所示，(l)i為方位向幀數(shù)序號(hào)，范圍為從0到(4096-1)；(2)PRF'=/Na·ku/PRF=7354.13Hz為頻率擴(kuò)展后等效的脈沖重復(fù)頻率；(3)kw=2·V2/λT1=6239.16Hz/s,V=7227.32m/s,λ=0.056m,T1=299000.Om；(4)PRF“=Na·kr/PRF'=1041.04Hz；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage18</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage18</formula>(7)kr=2·ν2/λ(r!+r0)=1869.13Hz/s,V=7227.32m/s,λ=0.056m,巧=299000.0m,r0=699064.61m。本發(fā)明的一種星載TOPSRA數(shù)據(jù)成像處理方法，流程如圖9所示，包括如下幾個(gè)步驟步驟一T0PSAR數(shù)據(jù)的讀入及存儲(chǔ)；流程如圖10所示，將TOPSAR數(shù)據(jù)按幀讀入，并根據(jù)需要分別在方位向和距離向進(jìn)行補(bǔ)0，完成數(shù)據(jù)的有效存儲(chǔ)，具體包括以下幾個(gè)步驟(a)按幀讀入TOPSAR數(shù)據(jù)；(a)判斷方位向幀數(shù)是否為2的η次冪，如不是則在方位向首尾補(bǔ)0至2的η次(c)判斷距離向采樣點(diǎn)數(shù)數(shù)是否為2的η次冪，如不是則在距離向首尾補(bǔ)0至2的η次冪；完成上述步驟后，TOPSAR數(shù)據(jù)的表達(dá)式如公式(1)。步驟二T0PSAR數(shù)據(jù)方位向的頻域擴(kuò)展；流程如圖11所示，將補(bǔ)0后的數(shù)據(jù)先按距離門(mén)讀入，然后經(jīng)過(guò)復(fù)數(shù)乘法操作、快速傅里葉變換操作、復(fù)數(shù)乘法操作后，完成信號(hào)在方位向的頻域擴(kuò)展，具體包括以下幾個(gè)步驟(a)沿距離門(mén)讀入TOPSAR數(shù)據(jù)，每次讀入Na個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)；(a)沿距離門(mén)按公式(2)進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法；(c)沿距離門(mén)進(jìn)行快速傅里葉變換；(d)沿距離門(mén)按公式(3)進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法；步驟三T0PSAR數(shù)據(jù)的聚焦處理；流程如圖12所示，將頻域擴(kuò)展后的數(shù)據(jù)先按距離門(mén)讀入，并進(jìn)行快速傅里葉變換；再將快速傅里葉變換后的數(shù)據(jù)沿距離向讀入，進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法操作、快速傅里葉變換操作、復(fù)數(shù)乘法操作后、快速傅里葉逆變換操作；沿距離向完成上述4步操作后，將快速傅里葉變換后的數(shù)據(jù)沿距離門(mén)讀入，并進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法操作后完成數(shù)據(jù)的聚焦處理，具體包括以下幾個(gè)步驟(a)沿距離門(mén)讀入TOPSAR數(shù)據(jù)，每次讀入Na個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)；(a)沿距離門(mén)進(jìn)行快速傅里葉變換；(c)沿距離向讀入TOPSAR數(shù)據(jù)，每次讀入Nr個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)；(d)沿距離向按公式(47)進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法；(e)沿距離向進(jìn)行快速傅里葉變換；(f)沿距離向按公式⑶進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法；(g)沿距離向進(jìn)行快速傅里葉逆變換；(h)沿距離門(mén)讀入TOPSAR數(shù)據(jù)，每次讀入Na個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)；(i)沿距離門(mén)按公式(9)進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法；步驟四T0PSAR數(shù)據(jù)方位向的時(shí)域擴(kuò)展，完成TOPSAR數(shù)據(jù)的精確成像處理；流程如圖13所示，將聚焦后的數(shù)據(jù)先按距離門(mén)讀入，然后經(jīng)過(guò)復(fù)數(shù)乘法操作、快速傅里葉逆變換操作、復(fù)數(shù)乘法操作、快速傅里葉變換操作后，完成信號(hào)在方位向的時(shí)域擴(kuò)展，具體包括以下幾個(gè)步驟(a)沿距離門(mén)讀入TOPSAR數(shù)據(jù)，每次讀入Na個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)；(a)沿距離門(mén)按公式(10)進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法；(c)沿距離門(mén)進(jìn)行快速傅里葉逆變換；(d)沿距離門(mén)按公式(11)進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法；(e)沿距離門(mén)進(jìn)行快速傅里葉變換，完成TOPSAR數(shù)據(jù)的精確成像處理；實(shí)施例利用本發(fā)明對(duì)仿真點(diǎn)目標(biāo)進(jìn)行處理(仿真參數(shù)如表格一所示)，在此基礎(chǔ)上完成了對(duì)本發(fā)明有效性、精確性、高效性的測(cè)試，表格二分別給出了處理結(jié)果分辨率、峰值旁瓣比和積分旁瓣比的評(píng)估結(jié)果，圖14給出了點(diǎn)目標(biāo)方位向壓縮結(jié)果的剖面圖，圖15給出了點(diǎn)目標(biāo)距離向壓縮結(jié)果的剖面圖。表格一仿真參數(shù)表<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>信號(hào)采樣率33.0MHz<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>經(jīng)過(guò)處理后結(jié)果如表格二所示表格二處理結(jié)果指標(biāo)評(píng)估<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>由表格二及圖14和圖15所示結(jié)果可以看出，利用本發(fā)明，可以有效的完成TOPSAR數(shù)據(jù)的處理，其處理結(jié)果和理論值吻合，驗(yàn)證了本發(fā)明的可靠性和精確性。權(quán)利要求一種星載TOPSAR數(shù)據(jù)的成像處理裝置，其特征在于，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、頻域擴(kuò)展模塊、數(shù)據(jù)聚焦模塊和時(shí)域擴(kuò)展模塊；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊讀入TOPSAR數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)的距離向采樣點(diǎn)數(shù)不足2的n次冪，在距離向和方位向首尾進(jìn)行補(bǔ)0，直到補(bǔ)足至2的n次冪；頻域擴(kuò)展模塊從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中獲取補(bǔ)0后的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法操作及快速傅里葉變換操作，完成TOPSAR數(shù)據(jù)在方位向上的頻域擴(kuò)展；數(shù)據(jù)聚焦模塊獲取頻域擴(kuò)展模塊處理后的數(shù)據(jù)，進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法操作及快速傅里葉變換操作，完成TOPSAR數(shù)據(jù)在方位向和距離向上的能量聚焦；時(shí)域擴(kuò)展模塊獲取數(shù)據(jù)聚焦模塊處理后的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)復(fù)數(shù)乘法操作及快速傅里葉變換操作，完成TOPSAR數(shù)據(jù)在方位向上的時(shí)域擴(kuò)展，經(jīng)過(guò)四個(gè)模塊后，完成了TOPSAR數(shù)據(jù)的精確成像處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星載T0PSAR數(shù)據(jù)的成像處理裝置，其特征在于，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊為一個(gè)二維的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，二維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的每一維大小都為2的n次冪，讀入的T0PSAR數(shù)據(jù)按復(fù)數(shù)類(lèi)型存放于二維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，如果T0PSAR數(shù)據(jù)的距離向采樣點(diǎn)數(shù)不足2的n次冪時(shí)，在距離向首尾進(jìn)行補(bǔ)0操作，直到補(bǔ)足至2的n次冪，當(dāng)方位向幀數(shù)不足2的n次冪時(shí)，在方位向首尾進(jìn)行補(bǔ)0操作，直到補(bǔ)足至2的n次冪，在補(bǔ)零完成后，數(shù)據(jù)大小由為naXnr補(bǔ)充到NaXNr，其中na為方位向幀數(shù)，nr為距離向采樣點(diǎn)數(shù)，Na為方位向補(bǔ)零后幀數(shù)，Nr為距離向補(bǔ)零后采樣點(diǎn)數(shù)；T0PSAR數(shù)據(jù)的表達(dá)式如公式(1)所示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中，S為目標(biāo)后向散射系數(shù)；j為距離門(mén)序號(hào)，范圍為從0到(Nr-1)；i-Na/2t=J:為方位向慢時(shí)間，其中i為方位向幀數(shù)序號(hào)，范圍為從0至IJ(Na-1)，PRF為rRr脈沖重復(fù)頻率；/2R+距離向快時(shí)間，其中仁為信號(hào)采樣率，c為光速，R-為第一個(gè)距離門(mén)對(duì)應(yīng)的斜距；Wa(t)為方位向天線方向性函數(shù)，仿真中巧<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>方位向離軸角，eA=x/D為方位向波束寬度；aT--cR{f,R)為發(fā)射脈沖包絡(luò)；b=Bw/Tao為信號(hào)調(diào)頻斜率，Bw為線性調(diào)頻信號(hào)帶寬，Tao為信號(hào)脈沖寬度；入為工作波長(zhǎng)；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>.化0岬為點(diǎn)目標(biāo)到雷達(dá)斜距變換的函數(shù)，它是方位向時(shí)間和斜距的函數(shù)，P為等效斜視角，V為衛(wèi)星等效的飛行速度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星載T0PSAR數(shù)據(jù)的成像處理裝置，其特征在于，頻域擴(kuò)展模塊包括第一復(fù)數(shù)乘法子模塊，第一快速傅里葉變換子模塊和第二復(fù)數(shù)乘法子模塊；(1)第一復(fù)數(shù)乘法子模塊從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中沿距離門(mén)每次讀入Na個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，根據(jù)公式(2)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的復(fù)數(shù)乘法操作，直至完成第Nr個(gè)距離門(mén)的復(fù)數(shù)乘法操作；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中，氏(t)為時(shí)域去斜函數(shù)；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>為方位向時(shí)間，其中i為方位向幀數(shù)序號(hào)，范圍為從0到(Na-1)，PRF為脈沖重復(fù)頻率；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>為方位向波束掃描角頻率；V為衛(wèi)星等效的飛行速度；入為波長(zhǎng)；巧為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)到衛(wèi)星的最近距離；j為距離門(mén)序號(hào)，范圍為從0到(Nr-1)；在完成復(fù)數(shù)乘法操作后，第一快速傅里葉變換子模塊從第一復(fù)數(shù)乘法子模塊中沿距離門(mén)每次讀入Na個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，進(jìn)行方位向快速傅里葉變換，直至完成第Nr個(gè)距離門(mén)的快速傅里葉變換操作；在完成快速傅里葉變換后，第二復(fù)數(shù)乘法子模塊從第一快速傅里葉變換子模塊中沿距離門(mén)每次讀入Na個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，根據(jù)公式(3)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的復(fù)數(shù)乘法操作，直至完成第Nr個(gè)距離門(mén)的復(fù)數(shù)乘法操作，最終完成方位向頻域的擴(kuò)展；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>,為頻域擴(kuò)展后方位向時(shí)間H2(t)為時(shí)域調(diào)制函數(shù)；PRF'=Naku/PRF為頻域擴(kuò)展后等效的脈沖重復(fù)頻率。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星載T0PSAR數(shù)據(jù)的成像處理裝置，其特征在于，數(shù)據(jù)聚焦模塊包括第二快速傅里葉變換子模塊、第三復(fù)數(shù)乘法子模塊、第三快速傅里葉變換子模塊、第四復(fù)數(shù)乘法子模塊、第四快速傅里葉變換子模塊和第五復(fù)數(shù)乘法子模塊；第二快速傅里葉變換子模塊從頻域擴(kuò)展模塊中沿距離門(mén)每次讀入Na個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，進(jìn)行方位向快速傅里葉變換，直至完成第Nr個(gè)距離門(mén)的快速傅里葉變換操作；在完成快速傅里葉變換后，第三復(fù)數(shù)乘法子模塊從第二快速傅里葉變換子模塊中沿距離向每次讀入Nr個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，根據(jù)下列公式(4)(7)所示進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的復(fù)數(shù)乘法操作，直至第Na幀數(shù)據(jù)處理完成；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中i為方位向幀數(shù)序號(hào)，范圍為從0到(Na-1)；0，f;Rref)為線性變標(biāo)函數(shù)；Cs(f)為線性變標(biāo)因子；br(f；Rref)為變標(biāo)后距離向線性調(diào)頻信號(hào)的調(diào)頻率；xref(f)為延時(shí)因子；j為距離門(mén)序號(hào)，范圍為從0到(Nr-1)；Rref和分別為參考斜距和參考斜距所對(duì)應(yīng)的等效斜視角；i~Na12<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>為頻域擴(kuò)展后方位向頻率；Na在完成復(fù)數(shù)乘法操作后，第三快速傅里葉變換子模塊從第三復(fù)數(shù)乘法子模塊中沿距離向每次讀入Nr個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，進(jìn)行距離向快速傅里葉變換，直至第Na幀數(shù)據(jù)處理完成；在完成快速傅里葉變換后，第四復(fù)數(shù)乘法子模塊從第三快速傅里葉變換子模塊中沿距離向每次讀入Nr個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，根據(jù)下列公式(8)所示進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的復(fù)數(shù)乘法操作，直至第Na幀數(shù)據(jù)處理完成；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>(8)Phase_r(fr,f)為距離向信號(hào)濾波壓縮函數(shù)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>為頻域擴(kuò)展后方位向頻Nr率；在完成復(fù)數(shù)乘法操作后，第四快速傅里葉變換子模塊從第四復(fù)數(shù)乘法子模塊中沿距離向每次讀入Nr個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，進(jìn)行距離向快速傅里葉逆變換，直至第Na幀數(shù)據(jù)處理完成；在完成快速傅里葉變換后，第五復(fù)數(shù)乘法子模塊從第四快速傅里葉變換子模塊中沿距離門(mén)每次讀入Na個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，根據(jù)下列公式(9)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)復(fù)數(shù)乘法操作，直至完成第Nr個(gè)距離門(mén)的復(fù)數(shù)乘法操作；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>其中，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>為距離向快時(shí)間；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>為方位向信號(hào)濾波壓縮函數(shù)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種星載T0PSAR數(shù)據(jù)的成像處理裝置，其特征在于，時(shí)域擴(kuò)展模塊包括第六復(fù)數(shù)乘法子模塊，第五快速傅里葉變換子模塊，第七復(fù)數(shù)乘法子模塊和第六快速傅里葉變換子模塊；第六復(fù)數(shù)乘法子模塊從數(shù)據(jù)聚焦模塊中沿距離門(mén)每次讀入Na個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，根據(jù)下列公式(10)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)復(fù)數(shù)乘法操作，直至完成第Nr個(gè)距離門(mén)的復(fù)數(shù)乘法操作；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>(10)其中，H3(f)為頻域調(diào)制函數(shù)；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>為方位向波束掃描角頻率；i-Na/2f=—TTMF’為方位向頻率，其中i為方位向幀數(shù)序號(hào)，范圍為從0到(Na-1)，Na<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>為頻率擴(kuò)展后等效的脈沖重復(fù)頻率；V為衛(wèi)星飛行速度，\為波長(zhǎng)，為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)到衛(wèi)星的最近距離，r0為衛(wèi)星飛行過(guò)程中和目標(biāo)的最近距離；在完成復(fù)數(shù)乘法操作后，第五快速傅里葉變換子模塊從第五復(fù)數(shù)乘法子模塊中沿距離門(mén)每次讀入Na個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，進(jìn)行方位向快速傅里葉逆變換，直至完成第Nr個(gè)距離門(mén)的快速傅里葉變換操作；在完成快速傅里葉逆變換后，第七復(fù)數(shù)乘法子模塊從第五快速傅里葉變換子模塊中沿距離門(mén)每次讀入Na個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，根據(jù)公式(11)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)復(fù)數(shù)乘法操作，直至完成第Nr個(gè)距離門(mén)的復(fù)數(shù)乘法操作；H4(t)=exp{jJikrt"2}(11)其中H4(t)為時(shí)域補(bǔ)償函數(shù)；i-Na12nDF為時(shí)域擴(kuò)展后方位向的時(shí)間變量，其中PRF"=Nakr/PRF'為時(shí)域擴(kuò)展PRF后等效的脈沖重復(fù)頻率；在完成復(fù)數(shù)乘法操作后，第六快速傅里葉變換子模塊從第七復(fù)數(shù)乘法子模塊中沿距離門(mén)每次讀入Na個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，進(jìn)行方位向快速傅里葉變換，直至完成第Nr個(gè)距離門(mén)的快速傅里葉變換操作。6.一種星載T0PSAR數(shù)據(jù)成像處理方法，其特征在于，包括如下幾個(gè)步驟步驟一T0PSAR數(shù)據(jù)的讀入及存儲(chǔ)；具體包括以下幾個(gè)步驟(a)按幀讀入T0PSAR數(shù)據(jù)；(b)判斷方位向幀數(shù)是否為2的n次冪，如果是則執(zhí)行步驟(c)，如不是則在方位向首尾補(bǔ)0至2的n次冪；(c)判斷距離向采樣點(diǎn)數(shù)數(shù)是否為2的n次冪，如果是則執(zhí)行步驟二，如不是則在距離向首尾補(bǔ)0至2的n次冪；完成上述步驟后，T0PSAR數(shù)據(jù)的表達(dá)式如公式(1)所示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其中，S為目標(biāo)后向散射系數(shù)；j為距離門(mén)序號(hào)，范圍為從0到(Nr-1)；i-Na12t=DDF為方位向慢時(shí)間，其中ioIIJ(Na-D,PRF%PRF脈沖重復(fù)頻率；/2R為距離向快時(shí)間，其中仁為信號(hào)采樣率，c為光速，R-為第一個(gè)距離門(mén)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>對(duì)應(yīng)的斜距；，9a(t)為方位向離軸wa(t)為方位向天線方向性函數(shù)，仿真中％(0=Sine2角，eA=X/D為方位向波束寬度；°為發(fā)射脈沖包絡(luò)；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>為信號(hào)調(diào)頻斜率，Bw為線性調(diào)頻信號(hào)帶寬，Tao為信號(hào)脈沖寬度；入為工作波長(zhǎng)；=為點(diǎn)目標(biāo)到雷達(dá)斜距變換的函數(shù)，它是方位向時(shí)間和斜距的函數(shù)，P為等效斜視角，V為衛(wèi)星等效的飛行速度；步驟二T0PSAR數(shù)據(jù)方位向的頻域擴(kuò)展；具體包括以下幾個(gè)步驟(a)沿距離門(mén)讀入T0PSAR數(shù)據(jù)，每次讀入Na個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)；(b)沿距離門(mén)按下列公式(2)進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>}(2)其中，PRF為脈沖重復(fù)頻率；i-Na/2t=nD/為方位向時(shí)間，其中i為方位向幀數(shù)序號(hào)，范圍為從0至IJ(Na-1)；PRFK=2-V2/Ari為方位向波束掃描角頻率；V為衛(wèi)星等效的飛行速度；入為波長(zhǎng)；巧為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)到衛(wèi)星的最近距離；(c)沿距離門(mén)進(jìn)行快速傅里葉變換；(d)沿距離門(mén)按下列公式(3)進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>其中，('=為頻域擴(kuò)展后方位向時(shí)間；PRFPRF'=Naku/PRF為頻域擴(kuò)展后等效的脈沖重復(fù)頻率；步驟三T0PSAR數(shù)據(jù)的聚焦處理；具體包括以下幾個(gè)步驟(a)沿距離門(mén)讀入T0PSAR數(shù)據(jù)，每次讀入Na個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)；(b)沿距離門(mén)進(jìn)行快速傅里葉變換；(c)沿距離向讀入T0PSAR數(shù)據(jù)，每次讀入Nr個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)；(d)沿距離向按下列公式(4)(7)進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>其中j為距離門(mén)序號(hào)，范圍為從0到(Nr-1)；Rref和分別為參考斜距和參考斜距所對(duì)應(yīng)的等效斜視角；(7)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>PAF為頻域擴(kuò)展后方位向頻率，其中i為方位向幀數(shù)序號(hào)，范圍為從0到7；為頻域擴(kuò)展后方位向頻率；(e)沿距離向進(jìn)行快速傅里葉變換；(f)沿距離向按下列公式(8)進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>(g)沿距離向進(jìn)行快速傅里葉逆變換；(h)沿距離門(mén)讀入T0PSAR數(shù)據(jù)，每次讀入Na個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)；(i)沿距離門(mén)按下列公式(9)進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>其中，+為距離向快時(shí)間；步驟四T0PSAR數(shù)據(jù)方位向的時(shí)域擴(kuò)展，完成T0PSAR數(shù)據(jù)的精確成像處理；具體包括以下幾個(gè)步驟(a)沿距離門(mén)讀入T0PSAR數(shù)據(jù)，每次讀入Na個(gè)復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)；(a)沿距離門(mén)按公式(10)進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>其中，PRF'=Naku/PRF為頻率擴(kuò)展后等效的脈沖重復(fù)頻率；K=2't/\r,為方位向波束掃描角頻率；i—Nal2/=—-為方位向頻率，其中i為方位向幀數(shù)序號(hào)，范圍為從0到(Na-1)；Nakr=2-V2/A(ri+r0)，V為衛(wèi)星飛行速度，\為波長(zhǎng)，為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)到衛(wèi)星的最近距離，r0為衛(wèi)星飛行過(guò)程中和目標(biāo)的最近距離；(c)沿距離門(mén)進(jìn)行快速傅里葉逆變換；(d)沿距離門(mén)按下列公式(11)進(jìn)行復(fù)數(shù)乘法；<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>(11)其中PRF〃=Nakr/PRF'為時(shí)域擴(kuò)展后等效的脈沖重復(fù)頻率；i-Na12t"=ppF,為時(shí)域擴(kuò)展后方位向的時(shí)間變量；PRF(e)沿距離門(mén)進(jìn)行快速傅里葉變換，完成T0PSAR數(shù)據(jù)的精確成像處理。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種星載TOPSAR數(shù)據(jù)成像處理裝置及其處理方法，裝置包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、頻域擴(kuò)展模塊、數(shù)據(jù)聚焦模塊和時(shí)域擴(kuò)展模塊。方法包括以下幾個(gè)步驟步驟一TOPSAR數(shù)據(jù)的讀入及存儲(chǔ)；步驟二TOPSAR數(shù)據(jù)方位向的頻域擴(kuò)展；步驟三TOPSAR數(shù)據(jù)的聚焦處理；步驟四TOPSAR數(shù)據(jù)方位向的時(shí)域擴(kuò)展，完成TOPSAR數(shù)據(jù)的精確成像處理；本發(fā)明在頻域擴(kuò)展中，利用傅立葉變換到頻域，減少運(yùn)算量，提高處理速度和精度，具有更好的實(shí)用性；在時(shí)域擴(kuò)展中，利用傅立葉變換到頻域，避免了插值重采樣運(yùn)算，提高處理的效率。本發(fā)明充分考慮了TOPSAR工作模式的特點(diǎn)，克服其自身頻域和時(shí)域混疊的特性，效率高效。文檔編號(hào)G01S13/90GK101833094SQ201010141350公開(kāi)日2010年9月15日申請(qǐng)日期2010年4月6日優(yōu)先權(quán)日2010年4月6日發(fā)明者李春升,楊威,王鵬波,陳杰申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)