时频尺度变换的曲线轨迹双基前视SAR成像方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113960598A(43)申请公布日2022.01.21(21)申请号202111244261.4(22)申请日2021.10.26(71)申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市太白南路2号(72)发明人李亚超宋炫张盼武春风黄平平张彬(74)专利代理机构陕西电子工业专利中心61205代理人王品华(51)Int.Cl.G01S13/90(2006.01)权利要求书6页说明书11页附图2页(54)发明名称时频尺度变换的曲线轨迹双基前视SAR成像方法(57)摘要本发明公开了一种时频尺度变化的曲线轨迹双基前视SAR成像方法，主要解决现有曲线轨迹双基前视SAR成像技术中参数空变严重，导致图像边缘区域无法高分辨聚焦的问题。其实现方案为：获取曲线轨迹双基前视SAR回波信号，对回波信号进行距离向走动校正和二阶楔形时频变换；对时频变换后的信号进行高阶徙动校正和距离压缩，完成对回波信号的距离向处理；基于方位向空变模型构建高阶扰动因子和非线性变标因子重构距离向处理后的信号方位向频谱，得到多普勒参数一致的回波信号，并对其进行统一聚焦，得到聚焦后的SAR图像。本发明提升了曲线轨迹双基前视SAR成像图像的边缘区域聚焦深度，提高了图像质量，可用于前视高分辨探测。CN113960598ACN113960598A权利要求书1/6页1.一种时频尺度变化的曲线轨迹双基前视SAR成像方法，其特征在于，包括：(1)获取曲线轨迹双基前视SAR回波信号并进行距离向处理，得到距离向处理之后的回波信号(1a)对回波信号进行傅里叶变换，得到距离频域回波信号S2(fr,ta)，对S2(fr,ta)进行距离向走动校正和二阶楔形时频变换，得到变换后的回波信号(1b)对变换后的回波信号在处进行泰勒展开，得到该信号的二维频谱根据构建距离向处理函数HRCMC和距离脉压函数HRC：其中，为一阶耦合系数，为三阶耦合系数，A3c为场景中心点斜距在方位零时刻的三阶泰勒展开系数，λ为发射波长，fc为载频，为楔形时频变换后的新的方位慢时间：fr为距离频率，ta为方位时间，γ为线调频信号的调频率，为快时间，ΔA1c为各目标点的走动系数在方位零时刻与合成孔径中心时刻的差值：ΔA1c＝A1c‑A1，A1c为场景中心点斜距在方位零时刻的一阶泰勒展开系数，A1为曲线轨迹双基前视SAR的斜距历程的一阶泰勒展开系数；(1c)将二维频谱依次与距离向处理函数HRCMC和距离脉压函数HRC相乘，以实现回波的高阶徙动校正和距离压缩，并作距离向逆傅里叶变换，得到距离向处理之后的回波信号(2)对回波信号的方位向频谱进行重构：(2a)在时域构建高阶扰动函数：其中，A为三阶扰动系数，B为四阶扰动系数；(2b)将高阶扰动函数Hdist与距离向处理之后的信号相乘，并作方位向傅里叶变换，得到扰动后的信号(2c)在方位频域构建非线性变标因子：其中，C、D、E分别为非线性变标因子的二阶、三阶、四阶系数，fa为方位频率；(2d)将方位频域非线性变标因子Hscale与扰动后的信号相乘，并作方位向逆傅里叶变换，得到方位时域信号2CN113960598A权利要求书2/6页(2e)对方位时域信号的方位向相位进行五个相位项的补偿，得到如下方程组：其中，R0为合成孔径中心时刻的回波历程，Ψ2(R0)为线性相位项，Ψ3(R0)方位畸变项，Ψ4(R0)为距离一次和方位二次的耦合项，Ψ5(R0)为距离二次和方位二次的耦合项，Ψ6(R0)为距离二次和方位三次的耦合项，Ka0为调频率的常数项，α为调节系数；(2f)求解(2e)的方程组，得到方位向统一聚焦因子Hderamp(ta)；(3)将方位向统一聚焦因子Hderamp(ta)与方位时域信号相乘，并作方位向傅里叶变换，得到聚焦SAR图像2.根据权利要求1所述的方法，其中(1)中的曲线轨迹双基前视SAR回波信号表示如下：其中，ar(·)为线性调频信号的窗函数，at(·)为方位窗函数，c为光速，R'(ta)为曲线轨迹双基前视SAR的斜距历程R(ta)的泰勒展开式：其中，为回波历程在ta时刻的泰勒展开系数，i＝1,2,3,4，i为泰勒展开阶数，tac为合成孔径中心时刻，为斜距历程R(ta)在合成孔径中心时刻关于ta的偏导数，表示偏导运算，为泰勒公式的余项，o(·)表示高阶无穷小；式中，xr、yr、zr分别为接收机在成像坐标系xOyz中的x轴、y轴、z轴分量，xt、yt、zt分别为发射机在成像坐标系xOyz中的x轴、y轴、z轴分量，xp、yp、zp分别为目标在成像坐标系xOyz中的x轴、y轴、z轴分量，vrx、vry、vrz分别为接收机速度在成像坐标系xOyz中的x轴、y轴、z轴分3CN113960598A权利要求书3/6页量，v