一种子孔径大斜视SAR俯冲成像的两步处理方法.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CN110673143A(43)申请公布日2020.01.10(21)申请号201910941547.4(22)申请日2019.09.30(71)申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市雁塔区太白南路2号(72)发明人梁毅梁宇杰秦翰林张罡(74)专利代理机构西安睿通知识产权代理事务所(特殊普通合伙)61218代理人惠文轩(51)Int.Cl.G01S13/90(2006.01)G01S7/41(2006.01)权利要求书7页说明书11页附图7页(54)发明名称一种子孔径大斜视SAR俯冲成像的两步处理方法(57)摘要本发明公开了一种子孔径大斜视SAR俯冲成像的两步处理方法，属于雷达信号处理技术领域；该方法分为两步：第一步，建立俯冲等效平飞的成像几何模型，在距离频域完成走动校正、二维频域完成距离向脉压和徙动校正、距离多普勒域引入频域变标因子实现空变校正完成方位向脉压；第二步，根据成像处理的步骤，建立地平面和斜平面之间的投影关系，通过反向投影的方法，得到无形变的地平面图像。本发明将俯冲成像等效为平飞成像进行处理，成像模型满足沿合速度方向的平移不变性，在不增加运算量的前提下使方位统一处理成为可能，同时使运动补偿变得相对简单。CN110673143ACN110673143A权利要求书1/7页1.一种子孔径大斜视SAR俯冲成像的两步处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，建立俯冲大斜视SAR成像几何模型，得到俯冲大斜视SAR到波束覆盖区内目标的斜距表达式，根据俯冲等效平飞原理，对斜距表达式进行重写，得到等效平飞的俯冲大斜视SAR斜距表达式；步骤2，构造基频回波信号ss0(tr,tm；R0)，对基频回波信号ss0(tr,tm；R0)进行距离向傅里叶变换后，引入距离走动校正函数HLRWC(fr,tm)进行距离走动校正，得到距离走动校正后的信号；对距离走动校正后的信号进行方位向傅里叶变换后，引入距离脉压-距离弯曲校正-二次距离脉压函数HRC_RCC_SRC(fr,fa)，得到距离向处理后的信号SS′0(fr,fa；R0)；步骤3，对距离向处理后的信号SS′0(fr,fa；R0)进行二维逆傅里叶变换后，引入高次相位补偿函数Hhigh(tm；R′0)进行高次相位补偿，得到高次相位补偿后的信号ss′1(tr,tm；R′0)；步骤4，对于高次相位补偿后的信号ss′1(tr,tm；R′0)进行方位向傅里叶变换后，引入非线性变标函数HFNS(fa；R′0)进行非线性变标，得到非线性变标后的信号sS′2(tr,fa；R′0)；步骤5，对非线性变标后的信号sS′2(tr,fa；R′0)进行方位向逆傅里叶变换后引入方位Deramp去斜函数Hderamp(tm；R′0)进行方位去斜，得到方位去斜后的时域信号ss′3(tr,tm；R′0)；对方位去斜后的信号ss′3(tr,tm；R′0)进行方位向傅里叶变换，得到聚焦在距离多普勒域内的信号sS4(tr,fa；R′0)，即为斜平面图像；步骤6，在地平面上的成像区域内张成一组矩形网格点，构造投影区域，并将投影区域在水平面内沿逆时针方向旋转得到沿地面距离向和距离横向分布的地面网格点；步骤7，对于旋转后的地面网格点，考虑距离向和方位向形变，计算修正后每个网格点的最近距离R′B和方位多普勒频率f′a；在斜平面上找到每个网格点周围的像素点，采用两维Sinc插值得到每个网格点的幅度和相位信息，即得到对应地平面图像。2.根据权利要求1所述的一种子孔径大斜视SAR俯冲成像的两步处理方法，其特征在于，步骤1中，所述俯冲大斜视SAR到波束覆盖区内目标的斜距表达式为：对于落在方位零时刻波束中心线与地平面交点的目标P，其瞬时斜距表示为：其中，R(tm；R0)表示对于落在方位零时刻波束中心线与地平面交点的目标的瞬时斜距，地平面为XOY平面；tm为方位慢时间，R0为方位零时刻平台到目标的距离，h为方位零时刻的平台高度，vx为平台速度在X方向的速度分量，vz为平台速度在Z方向的速度分量，平台运动方向分解为X方向和Z方向；θA为方位零时刻波束中心线与其在YOZ平面投影的夹角，Z方向为高度方向；由于俯冲模式存在垂向速度，不满足方位平移不变性，因此将上式整理为：其中，为合成速度，即俯冲速度，为水平速度和垂向速度在波束视线上的投影，即俯冲速度在波束视线上的投影；2CN110673143A权利要求书2/7页根据俯冲等效平飞原理，引入变量代换：其中，为飞行方向与波束中心线方向的夹角；则瞬时斜距重写为：上式与平飞SAR成像的瞬时斜距表达式类似，即为等效平飞的俯冲大斜视SAR斜距表达式；俯冲等效平飞后的速度和斜视角分别为：3.根据权利要求1所述的一种子孔径大斜视SAR俯冲成像的