基于多普勒参数估计的机载SAR动目标成像方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115932853A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211690304.6(22)申请日2022.12.27(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人钱光照王勇(74)专利代理机构哈尔滨华夏松花江知识产权代理有限公司23213专利代理师岳昕(51)Int.Cl.G01S13/90(2006.01)G01S7/41(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图3页(54)发明名称基于多普勒参数估计的机载SAR动目标成像方法(57)摘要基于多普勒参数估计的机载SAR动目标成像方法，本发明涉及机载SAR动目标成像方法。本发明的目的是为了解决传统RD算法不适用于机载SAR动目标成像的问题。过程为：一、推导出目标的多普勒中心频率和多普勒调频斜率；二、得到距离频域信号；三、构造距离向压缩函数，得到距离压缩后回波数据；四、构造方位向压缩函数，得到方位压缩后数据；五、采用粒子群优化算法获得熵值最小时对应的目标多普勒中心频率和多普勒调频斜率；六、构造距离徙动校正函数，得到距离徙动校正后的二维频域数据；七、构造距离匹配函数，得到距离压缩后的方位频域数据；八、构造方位匹配函数，得到二维时域数据，完成成像。本发明用于机载SAR动目标成像领域。CN115932853ACN115932853A权利要求书1/3页1.基于多普勒参数估计的机载SAR动目标成像方法，其特征在于：所述方法具体过程为：步骤一、假设场景中动目标的运动参数VU与VV已知，将动目标看成是静止目标，雷达发射机以沿X轴方向VT‑VU，沿Y轴方向‑VV的速度飞行，推导出雷达对目标的合成斜视角，并进一步推导出目标的多普勒中心频率和多普勒调频斜率；步骤二、雷达对场景动目标回波进行采样，获取原始回波数据对原始回波数据进行距离向FFT，得到距离频域信号S1(fr,tm)；其中FFT为快速傅里叶变换；为距离向时域时间；fr为距离向频域频率；tm为方位向时域时间；S1(fr,tm)为原始数据距离向傅里叶变换后的数据；步骤三、构造距离向压缩函数HRange(fr,tm)，将S1(fr,tm)乘以HRange(fr,tm)并进行距离向IFFT，得到距离压缩后回波数据步骤四、构造方位向压缩函数对步骤三中的距离压缩后回波数据进行方位向FFT再乘以并进行方位向IFFT，得到方位压缩后数据其中fa为方位向频域频率；步骤五、对步骤四中的方位压缩后数据求取二维图像熵将熵值作为代价函数，采用粒子群优化算法获得熵值最小时对应的目标多普勒中心频率fdc和多普勒调频斜率Ka；步骤六、采用步骤五中估计出的多普勒中心频率fdc构造距离徙动校正函数H1(fr,tm)，将距离频域数据S1(fr,tm)乘以H1(fr,tm)并进行方位向FFT，得到距离徙动校正后的二维频域数据S2(fr,fa)；步骤七、对步骤六中的二维频域数据S2(fr,fa)乘以距离匹配函数H2(fr,fa)并进行距离向IFFT，得到距离压缩后的方位频域数据步骤八、对步骤七中的方位频域数据乘以方位匹配函数并进行方位向IFFT，得到二维时域数据完成成像。2.根据权利要求1所述的基于多普勒参数估计的机载SAR动目标成像方法，其特征在于：所述步骤一中假设场景中动目标的运动参数VU与VV已知，将动目标看成是静止目标，雷达发射机以沿X轴方向VT‑VU，沿Y轴方向‑VV的速度飞行，推导出雷达对目标的合成斜视角，并进一步推导出目标的多普勒中心频率和多普勒调频斜率；具体过程为：以雷达平台运动方向为X轴正方向，Y轴与X轴垂直，Z轴垂直于XOY平面；假设场景中动目标的运动参数VU与VV已知，将动目标看成是静止目标，雷达发射机以沿X轴方向VT‑VU，沿Y轴方向‑VV的速度飞行，推导出雷达对目标的合成斜视角为其中θT是雷达发射机的原始斜视角，θT1是雷达发射机合成速度VT′与X轴的夹角，αT是雷2CN115932853A权利要求书2/3页达发射机的下视角；VT和VU分别为雷达和目标沿X轴方向的速度；VV为目标沿Y轴方向的速度；雷达发射机合成速度设某一时刻tm，雷达与点目标P的斜距为其中(xT0,yT0,H)、(xP0,yP0,zP0)分别为雷达平台和目标的起始位置；Rc是起始时刻雷达到目标的斜距；H为雷达平台高度；由此可推导目标的多普勒中心频率和多普勒调频斜率分别为其中λ为LFM信号波长；为在慢时间tm＝0时取值。3.根据权利要求2所述的基于多普勒参数估计的机载SAR动目标成像方法，其特征在于：所述步骤三中构造距离向压缩函数HRange(fr,tm)，表达式为：28其中IFFT为逆快速傅里叶变换；j为虚数，j＝‑1；c为光速，c＝3×10m/s；fc为L