專利名稱：一種基于級(jí)數(shù)反演的機(jī)載圓跡環(huán)掃sar成像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及遙測(cè)遙感技術(shù)領(lǐng)域的合成孔徑雷達(dá)(SAR)成像方法，尤其涉及機(jī)載圓跡環(huán)掃合成孔徑雷達(dá)(SAR)成像方法。
背景技術(shù)：
合成孔徑雷達(dá)(簡(jiǎn)稱SAR)由于其全天時(shí)、全天候成像的能力，已經(jīng)廣泛地投入到軍用和民用產(chǎn)品中。傳統(tǒng)的SAR成像系統(tǒng)一般采用直線軌跡，出現(xiàn)了條帶、聚束、掃描等各種模式。相比于經(jīng)典的條帶模式，聚束模式的觀測(cè)區(qū)域較小，但是較長(zhǎng)的觀測(cè)時(shí)間使其擁有相比于條帶模式更高的方位分辨率。掃描模式通過(guò)距離向上的掃描觀測(cè)增加了測(cè)繪帶寬度，但卻因此犧牲了方位向的分辨率。
近年來(lái)一種新的廣域觀測(cè)圓跡環(huán)掃SAR(Circular Scanning SAR,以下簡(jiǎn)稱圓跡環(huán)掃SAR為CSSAR)成像模式作為一個(gè)全新的研究熱點(diǎn)逐漸受到了更多的關(guān)注。在這種模式下，飛行平臺(tái)在一個(gè)固定的高度處作圓軌跡巡航運(yùn)動(dòng)，天線方向始終背朝巡航運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心，因而天線發(fā)射的波束可以覆蓋一個(gè)環(huán)形的成像區(qū)域，類似于圓跡正側(cè)視條帶模式， 這種模式由于提高了其方位向上的掃描速度因而較之傳統(tǒng)的直線條帶模式擁有更大的成像區(qū)域，適合于進(jìn)行快速的廣域成像。
在SAR成像的處理過(guò)程中，回波信號(hào)二維頻譜的有效獲取對(duì)于設(shè)計(jì)快速頻域算法是至關(guān)重要的，由于CSSAR圓弧飛行軌跡的特殊性，由于其目標(biāo)的斜距表達(dá)式的復(fù)雜性，直接使用POSP(駐相點(diǎn)法)難以推導(dǎo)信號(hào)二維頻譜的精確解析表達(dá)式。如何獲得信號(hào)的二維頻譜成為CSSAR算法設(shè)計(jì)的一個(gè)難點(diǎn)。針對(duì)CSSAR成像，文獻(xiàn)[孫兵，周蔭清，陳杰，等.廣域觀測(cè)圓軌跡環(huán)掃SAR成像模式研究[J].電子與信息學(xué)報(bào)，2008，30 (12) =2805-2808]在其二維頻譜的推導(dǎo)過(guò)程中對(duì)目標(biāo)的斜距表達(dá)式進(jìn)行了二階近似，并以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)成像算法，在平臺(tái)飛行高度較高，俯仰角較大，積累時(shí)間較短使得曲線影響可以忽略的情況下，該方法能夠獲得較好的成像結(jié)果。由于該方法采用的二階近似舍棄了高階斜距信息，因此在積累時(shí)間較長(zhǎng)，分辨率要求較高的成像條件下，這種近似將引入較大的斜距近似誤差，使用其算法所得的二維頻譜會(huì)產(chǎn)生較大的誤差，導(dǎo)致目標(biāo)成像質(zhì)量下降。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提供一種適用性更廣的成像算法一種基于級(jí)數(shù)反演的園跡環(huán)掃 SAR成像方法，該方法先在二維頻域?qū)σ詧?chǎng)景為中心相對(duì)應(yīng)的頻譜進(jìn)行補(bǔ)償，再在距離多普勒域?qū)﹄S距離空變的相位差進(jìn)行補(bǔ)償，提高了成像精度。
實(shí)現(xiàn)上述目的采用的技術(shù)方案是
a.首先對(duì)回波信號(hào)做二維FFT得到二維頻譜。
b.得到二維頻譜對(duì)距離徙動(dòng)項(xiàng)，距離調(diào)制項(xiàng)仏U)，殘余相位項(xiàng)和距離調(diào)制項(xiàng)仏U)進(jìn)行補(bǔ)償。
c.作距離IFFT，將信號(hào)變換至距離多普勒域并乘以方位匹配濾波函數(shù)完成方位4脈沖壓縮。d.最后對(duì)信號(hào)作方位IFFT就可以得到聚焦后的SAR圖像。本發(fā)明的一種基于級(jí)數(shù)反演的園跡環(huán)掃SAR成像方法具有如下有益效果在平臺(tái)飛行高度較低、俯仰角不大、積累時(shí)間較長(zhǎng)的情況下能夠獲得較好的成像效果。


圖1是雷達(dá)作圓跡環(huán)掃SAR成像的幾何模型圖。圖2是成像算法流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合圖I對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步描述。圓跡環(huán)掃SAR的成像幾何關(guān)系如圖I所示。雷達(dá)平臺(tái)在高度為Hc的平面上以半徑&做圓形軌跡運(yùn)動(dòng)，平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的角速度為ω，平臺(tái)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的方位向慢時(shí)間(方位向慢時(shí)間表示相鄰兩波束發(fā)射間隔時(shí)間)為η，則飛行平臺(tái)轉(zhuǎn)過(guò)的角度為θ，Θ e [0，2π)，雷達(dá)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)，波束的指向始終與飛行速度方向垂直，波束的俯仰角為Θ P當(dāng)雷達(dá)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)飛行一周時(shí)，其波束照射的區(qū)域?qū)⑿纬梢設(shè)B為內(nèi)徑，OC為外徑的環(huán)形區(qū)域。設(shè)雷達(dá)平臺(tái)A的坐標(biāo)為(racos Θ，rasin θ，H。)，以O(shè)點(diǎn)為圓心,半徑為rp,方位角為θ p的目標(biāo)點(diǎn)P的坐標(biāo)可以表示為(rpcos Θ p，rpsin θ p，O)，雷達(dá)A與目標(biāo)P之間的瞬時(shí)距離為R( η)，利用余弦定理，可以得到以下關(guān)系Hctan Θ r = rp-ra(1)
權(quán)利要求
1.一種基于級(jí)數(shù)反演的機(jī)載圓跡環(huán)掃SAR成像方法，雷達(dá)平臺(tái)在距離目標(biāo)所在平面高度為H。的平面上以半徑&做圓形軌跡運(yùn)動(dòng)，平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的角速度為ω，平臺(tái)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的方位向慢時(shí)間(方位向慢時(shí)間表示相鄰兩波束發(fā)射間隔時(shí)間)為H，雷達(dá)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)，波束的指向始終與飛行速度方向垂直，目標(biāo)點(diǎn)P離雷達(dá)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)圓形軌跡在目標(biāo)點(diǎn)所在平面的投影的中心點(diǎn)距離為rp，雷達(dá)發(fā)射信號(hào)為線性調(diào)頻LFM信號(hào)，脈沖寬度為Τρ，調(diào)頻率為Y，σρ為散射系數(shù)，ar(t)和aa(il)分別為雷達(dá)線性調(diào)頻LFM信號(hào)的距離向時(shí)域包絡(luò)函數(shù)和方位向時(shí)域包絡(luò)函數(shù)，c為光速，λ為雷達(dá)線性調(diào)頻LFM信號(hào)的中心頻率所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，fc為載頻，fτ為距離向頻率，fn為多普勒頻率；其特征在于成像方法按以下步驟完成計(jì)算 Kerl=拉 +U ； 計(jì)孰
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于級(jí)數(shù)反演的機(jī)載圓跡環(huán)掃SAR成像方法，采用的技術(shù)方案是a.首先對(duì)回波信號(hào)做二維FFT得到二維頻譜；b.得到二維頻譜對(duì)距離徙動(dòng)項(xiàng)，距離調(diào)制項(xiàng)，殘余相位項(xiàng)和距離調(diào)制項(xiàng)進(jìn)行補(bǔ)償；c.作距離IFFT，將信號(hào)變換至距離多普勒域并乘以方位匹配濾波函數(shù)完成方位脈沖壓縮；d.最后對(duì)信號(hào)作方位IFFT就可以得到聚焦后的SAR圖像。在平臺(tái)飛行高度較低、俯仰角不大、積累時(shí)間較長(zhǎng)的情況下能夠獲得較好的成像效果。
文檔編號(hào)G01S13/90GK102928841SQ20121042392
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月30日
發(fā)明者邢孟道, 廖軼, 張磊 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)