陣列天線(xiàn)sar極坐標(biāo)交疊子孔徑成像方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明針對(duì)由陣列天線(xiàn)構(gòu)成的二維SAR成像系統(tǒng)提出了陣列天線(xiàn)SAR極坐標(biāo)交疊子孔徑的成像方法。該方法適用于發(fā)射信號(hào)為Chirp信號(hào)或SFCW信號(hào)的陣列天線(xiàn)雷達(dá)系統(tǒng)。該方法在完成距離向頻域匹配濾波后，進(jìn)行Polar?Formatting變換將觀測(cè)場(chǎng)景目標(biāo)表征在極坐標(biāo)系下，通過(guò)距離向傅里葉變換完成距離向成像，然后方位向通過(guò)交疊子孔徑處理完成高精度波前彎曲補(bǔ)償和方位向成像處理，進(jìn)而得到高精度二維圖像。
【專(zhuān)利說(shuō)明】陣列天線(xiàn)SAR極坐標(biāo)交疊子孔徑成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雷達(dá)成像和信號(hào)處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種陣列天線(xiàn)SAR極坐標(biāo)交疊子孔徑成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)SAR成像系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)方位向高分辨率需要提高系統(tǒng)PRF，但是PRF的提高給系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)帶來(lái)很大挑戰(zhàn)。陣列SAR成像系統(tǒng)借助于物理陣列實(shí)現(xiàn)陣元間收發(fā)快速切換代替平臺(tái)運(yùn)動(dòng)形成合成孔徑能夠降低系統(tǒng)PRF要求。陣列SAR成像系統(tǒng)在動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)和高分辨率成像系統(tǒng)中有著非常廣闊的應(yīng)用前景。目前陣列天線(xiàn)SAR成像系統(tǒng)成像方法主要包括ω-k算法、后向投影算法等，在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明過(guò)程中， 申請(qǐng)人:發(fā)現(xiàn)上述的陣列SAR成像方法均存在計(jì)算量大和成像速度慢的缺陷。極坐標(biāo)成像算法也適用于陣列SAR成像系統(tǒng)，
[0003]但是， 申請(qǐng)人:發(fā)現(xiàn)上述的陣列SAR極坐標(biāo)成像方法對(duì)距離歷程進(jìn)行夫瑯和費(fèi)近似，不能補(bǔ)償波前彎曲誤差，成像精度受波前彎曲影響較大，特別是成像場(chǎng)景較大，測(cè)繪距離較近的情況下，波前彎曲影響更明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0005]為解決上述的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種陣列天線(xiàn)SAR極坐標(biāo)交疊子孔徑成像方法，既能保留極坐標(biāo)算法成像速度快的優(yōu)點(diǎn)，又能補(bǔ)償波前彎曲誤差對(duì)成像精度的影響，實(shí)現(xiàn)高精度成像處理。
[0006]( 二 )技術(shù)方案
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種陣列天線(xiàn)SAR極坐標(biāo)交疊子孔徑成像方法。該方法包括:步驟A，當(dāng)發(fā)射信號(hào)為Chirp信號(hào)時(shí)，對(duì)獲取的距離空域、方位空域二維回波信號(hào)沿距離向進(jìn)行FFT變換和距離向頻域匹配濾波，然后對(duì)距離歷程進(jìn)行菲涅爾近似得到距離向頻域、方位向空域信號(hào)S(xm，fk)，其中xm為方位向采樣位置，fk為雷達(dá)信號(hào)頻率
【權(quán)利要求】
1.一種陣列天線(xiàn)SAR極坐標(biāo)交疊子孔徑的成像方法，其特征在于，針對(duì)發(fā)射信號(hào)為Chirp信號(hào)的情況，包括: 步驟A:對(duì)獲取的距離空域、方位空域二維回波信號(hào)沿距離向進(jìn)行FFT變換和距離向頻域匹配濾波，然后對(duì)距離歷程進(jìn)行菲涅爾近似得到距離向頻域、方位向空域信號(hào)S(xm，fk),其中Xm為方位向米樣位置，fk為雷達(dá)?目號(hào)頻率，其中A E卜| + /?:? +/e]，f。為載頻，fs為采樣率，其中fs = (1.1~1.3)B, B為信號(hào)帶寬； 步驟B:對(duì)距離歷程菲涅爾近似后的距離向頻域、方位向空域二維信號(hào)，通過(guò)插值方式沿方位向進(jìn)行Polar Formatting處理； 步驟C:對(duì)Polar Formatting處理后的信號(hào)沿距離向進(jìn)行FFT變換,完成距離向成像處理；以及 步驟D:對(duì)完成距離向成像處理的信號(hào)沿方位向進(jìn)行交疊子孔徑劃分，然后完成波前彎曲補(bǔ)償和方位向成像處理，進(jìn)而得到成像后的二維極坐標(biāo)圖像。
2.—種陣列天線(xiàn)SAR極坐標(biāo)交疊子孔徑的成像方法，其特征在于，針對(duì)發(fā)射信號(hào)為SFCW信號(hào)的情況，包括: 步驟A':對(duì)獲取的距離頻域、方位空域二維回波信號(hào)進(jìn)行距離歷程菲涅爾近似處理，得到距離向頻域、方位向空域信號(hào)S(xm，fk)，其中Xm為方位向采樣位置，fk為雷達(dá)信號(hào)頻率，其中.//: e [―— + fc, — + fc]，fc為載頻，B為/[目號(hào)帶寬； 步驟B:對(duì)距離歷程菲涅爾近似后的距離向頻域、方位向空域二維信號(hào)，通過(guò)插值方式沿方位向進(jìn)行Polar Formatting處理； 步驟C:對(duì)Polar Formatting處理后的信號(hào)沿距離向進(jìn)行FFT變換,完成距離向成像處理；以及 步驟D:對(duì)完成距離向成像處理的信號(hào)沿方位向進(jìn)行交疊子孔徑劃分，然后完成波前彎曲補(bǔ)償和方位向成像處理，進(jìn)而得到成像后的二維極坐標(biāo)圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的成像方法，其特征在于，所述步驟A或步驟A'中，觀測(cè)區(qū)域場(chǎng)景目標(biāo)P，其直角坐標(biāo)為(PSine，P COS Θ)，對(duì)發(fā)射信號(hào)為Chirp信號(hào)的回波信號(hào)完成距離向頻域匹配濾波后或發(fā)射信號(hào)為SFCW信號(hào)的回波信號(hào)，進(jìn)行距離歷程菲涅爾近似后的距離頻域、方位空域信號(hào)表示為:jW-1 Λ-^-ιAtt fk /-1 )、Xm, fk)— ΣΣ- ? exp{-j~-— sj(xm - ρsin θ)2 + (pcosd)2}
m=0 k=0C
, Anfk,.? Xmcos20., ~ > > σ-exp{-j~— (p-X識(shí)sinΘ + ---)) m=0 k=0C2/7 其中，M為方位向采樣點(diǎn)數(shù)，K為距離向采樣點(diǎn)數(shù)，P和Θ為目標(biāo)在極坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；觀測(cè)區(qū)域場(chǎng)景目標(biāo)P的雷達(dá)散射圖像由回波信號(hào)成像處理獲得，具體表示方式為: 。=ΣΣ,取』)X exP^ Sin β + xic0s^))。 m=0 k=0C2/7
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的成像方法，其特征在于，所述步驟B中，根據(jù)關(guān)系JkXm=fcXm通過(guò)插值方式沿方位向進(jìn)行Polar Formatting處理,得到:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的成像方法，其特征在于，所述步驟B中，插值處理通過(guò)三次樣條函數(shù)或sine函數(shù)實(shí)現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的成像方法,其特征在于,所述步驟C中,對(duì)PolarFormatting處理后的信號(hào)沿距離向進(jìn)行FFT變換，完成距離向成像處理后的信號(hào)為:v
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的成像方法，其特征在于，所述步驟D包括: 子步驟Dl:交疊子孔徑劃分，步驟C中距離向成像后的信號(hào)D(x' m，α)在方位向的米樣間隔為Λ χ'，方位向總共有M個(gè)米樣點(diǎn)，方位向米樣位置表不為Xm = m.Ax ,其中weI]，將方位向合成孔徑劃分為I個(gè)子孔徑，每個(gè)子孔徑包含N個(gè)采樣點(diǎn)，相鄰子孔徑間包含(N-d)個(gè)重疊采樣點(diǎn)，交疊子孔徑劃分后，方位向采樣點(diǎn)表示為._ /.7 、Λ.其中丨
【文檔編號(hào)】G01S13/90GK103630905SQ201310384670
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】王彥平, 彭學(xué)明, 洪文, 吳一戎, 譚維賢 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所