一种弹载SAR成像自聚焦方法.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CN112305540A(43)申请公布日2021.02.02(21)申请号202011038267.1(22)申请日2020.09.28(71)申请人西安航空学院地址710000陕西省西安市西二环259号(72)发明人范文娜(74)专利代理机构北京欣鼎专利代理事务所(普通合伙)11834代理人王阳虹(51)Int.Cl.G01S13/90(2006.01)G01S13/933(2020.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种弹载SAR成像自聚焦方法(57)摘要本发明属于自动聚焦技术领域，尤其是涉及一种弹载SAR成像自聚焦方法，包括基于卡尔丹方程的二维频谱计算，做二维FFT得到二维频谱；用场景中心距离处的频谱对信号进行补偿并做距离脉冲压缩；做距离IFFT将信号变换到距离‑多普勒域，补偿随距离空变的相位差；对信号做方位向IFFT，得到聚焦后的SAR图像。本发明从获得高精度二维频谱的角度出发，提出了一种新的弹载SAR成像思路，首先，对斜距进行合理近似，在保证成像质量的条件下降低利用POSP求解驻相点时的方程阶数，再通过卡尔丹方程解得驻相点的精确解，进而得到信号二维频谱表达式，由于在整个推导过程中仅对斜距进行了一次高阶近似，因此所得的二维频谱具有较高的精确度，进而可以提高SAR的成像效果。CN112305540ACN112305540A权利要求书1/1页1.一种弹载SAR成像自聚焦方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、基于卡尔丹方程的二维频谱计算，做二维FFT得到二维频谱：设γ为信号调频率，则目标P的基带回波信号可以表示为：其中，ωa(tm)分别为雷达线性调频信号的窗函数和方位窗函数，为快时间，c为光速，λ为波长；对上式作二维FFT得到如下二维频谱表达式：S2、用场景中心距离处的频谱对信号进行补偿并做距离脉冲压缩：乘以以下因子：S3、做距离IFFT将信号变换到距离-多普勒域，补偿随距离空变的相位差；S4、对信号做方位向IFFT，得到聚焦后的SAR图像。2.根据权利要求1所述的一种弹载SAR成像自聚焦方法，其特征在于，所述S3包括以下步骤：步骤一：推导随距离空变的相位差的表达式，由于在SAR成像中通常有fc＞＞fr，因此fr/c<<1/λ，可得步骤二：由步骤一得到的解记为可得到新的驻相点步骤三：将步骤二所得代入下式：得到新的二维频谱：步骤四：将步骤三中的新的二维频谱中场景中心距离RS处的相位与将其他距离R0处的相位相减就可以得到随距离空变的相位差为：将上式变换到距离多普勒域的回波信号相乘，就可以补偿掉随距离空变的相位差。3.根据权利要求1所述的一种弹载SAR成像自聚焦方法，其特征在于，所述S4中，所得SAR图像表达式如下：其中B为发射信号带宽，Δfa为多普勒带宽。2CN112305540A说明书1/4页一种弹载SAR成像自聚焦方法技术领域[0001]本发明属于自动聚焦领域，尤其是涉及一种弹载SAR成像自聚焦方法。背景技术[0002]合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar,SAR)作为一种高分辨微波成像雷达，不仅能够实现目标的二维高分辨率成像，还具有全天时、全天候、多极化、抗干扰等优点，具有很好的军事应用前景。弹载SAR制导包含成像、图像处理(景象匹配或进行目标识别)和定位三个基本过程。景象匹配导航的基本原理是通过SAR成像获得的实时图与基准图的匹配求解导弹的位置以确定导弹是否偏离预定航线。通过SAR与INS系统组合，利用景象匹配的结果修正INS的积累误差，弹载SAR是近年来雷达成像领域的研究热点之一。[0003]通过将实时SAR图像与弹上数据库中的基准图像进行景象匹配，可以确定SAR图像在基准图中的位置，进而由几何关系解算出导弹位置坐标，达到修正INS积累误差、提高导弹制导精度的目的。在实际中，由于导弹俯冲下降运动中飞行姿态变化较大，造成目标斜距方程较为复杂，此时常规的SAR成像算法已经难以完成目标的精确聚焦，必须研究能够适应弹载环境的新成像算法。[0004]传统的弹载SAR成像算法在二维频谱的推导过程中均对斜距方程进行了不同程度的近似(通常为2阶近似)，这种近似舍弃了高阶斜距信息，在弹体飞行姿态变化不大的子孔径成像中可以适用，但当分辨率要求较高、成像时间较长、弹体飞行姿态变化较大时所得的二维频谱会产生较大的误差，影响成像效果，具有一定的局限性。[0005]本文从获得高精度二维频谱的角度出发，提出了一种新的弹载SAR成像思路。发明内容[0006]本发明的目的是针对上述问题，提供一种可获得高精度二维频谱的新的弹载SAR成像方法。[0007]为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种弹载SAR成像自聚焦方法，该方法包括以下步