基于全解析距离模型的一站固定式双站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CN109270528A(43)申请公布日2019.01.25(21)申请号201811104691.4(22)申请日2018.09.21(71)申请人杭州电子科技大学地址310018浙江省杭州市下沙高教园区2号大街(72)发明人钟华张艳军叶宗奇刘静陈国瑾严爱博(74)专利代理机构杭州君度专利代理事务所(特殊普通合伙)33240代理人朱月芬(51)Int.Cl.G01S13/90(2006.01)权利要求书8页说明书19页附图5页(54)发明名称基于全解析距离模型的一站固定式双站SAR成像方法(57)摘要本发明公开了一种基于全解析距离模型的一站固定式双站SAR成像方法。本发明步骤如下：1、准确的构建一站固定式双站SAR系统几何模型，并得到回波信号；2、在距离频域对信号进行距离向的预处理；3、根据距离向处理的结果，构建出新的全解析距离模型，能够准确地描述处在相同距离单元上，沿方位向分布的点目标与接收机的中心距离之间的方位空变特性；4、根据新的全解析距离模型，对复杂的多普勒相位的方位空变特性进行更精确的建模，再利用ENLCS算法实现方位均衡，最后设计滤波器进行方位压缩，获得最终的聚焦图像。本发明在处理大斜视一站固定式双站SAR的高分辨率回波数据具有更好的聚焦效果。CN109270528ACN109270528A权利要求书1/8页1.基于全解析距离模型的一站固定式双站SAR成像方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1、构建一站固定式双站SAR系统的几何模型，得到回波信号，并对其进行距离向的傅里叶变换；步骤2、在距离频域和方位时域对信号进行LRWC处理，在距离频域和方位频域进行SRC和bulkRCMC处理；步骤3、根据距离向处理的结果，构建新的全解析距离模型，描述SAR信号的方位空变特性，即描述点目标到接收雷达平台的距离之间的方位空变特性；步骤4、根据新的全解析距离模型，对多普勒相位的方位空变特性进行建模，利用ENLCS算法实现方位均衡，最后设计滤波器进行方位压缩，获得最终的聚焦图像。2.根据权利要求1所述的基于全解析距离模型的一站固定式双站SAR成像方法，其特征在于步骤1具体实现如下：1-1.构建一站固定式双站SAR系统的几何模型，以接收机初始时刻位置点在地面的投影为原点构建空间坐标系，点P0(x0,y0，0)位于场景中心，P(x,y,0)为成像区域内的任意一点；固定发射机的位置为(xT,yT,hT)，接收机以固定速度vR沿着y轴正上方飞行，当其中心波束穿越点目标P时，位置为(xR,yR,hR)；点目标P(x,y,0)到发射机和接收机的距离历程分别为：其中，ta为方位慢时刻，rRc和θR分别为点目标P(x,y,0)在波束中心时间ta＝tc时刻到接收机的斜距和斜视角，rTc是点目标与固定发射机之间的波束中心距离，vR是接收机的飞行速度；双站瞬时斜距为RR(ta；rRc,tc)和RT的和，将其在ta＝tc处进行泰勒级数展开至四次项：其中，rBc＝rRc+rTc为ta＝tc时的收发中心距离和，且假设发射信号为线性调频信号，那么解调至基带的回波信号为：2CN109270528A权利要求书2/8页其中，τ是距离快时间，wr(·)和wa(·)分别是距离和方位包络；Ta是合成孔径时间，c是光速，fc是载波频率，Kr是距离调频率；1-2.根据驻定相位原理对公式(4)进行距离向傅里叶变换，忽略公式(4)中信号的幅度，可得信号在距离频域-方位时域的表达式：其中，fr是距离频率。3.根据权利要求2所述的基于全解析距离模型的一站固定式双站SAR成像方法，其特征在于步骤2具体实现如下：2-1.首先在距离频域方位时域进行距离去走动处理，去除线性RCM和主要的距离方位耦合，构建如下滤波器，将公式(6)与公式(5)相乘，即可完成LRWC，得到从公式(6)和(7)能够看出，对于任意点目标而言，由信号相位中的方位时间的一次项所表示的线性距离徙动已被完全去除，而遗留的只有少量的高次距离弯曲，所以距离-方位之间的绝大部分耦合也已明显被去除；除此之外，LRWC还去除了方位信号中的多普勒中心频率，有利于在方位向处理中对点目标进行准确地聚焦和定位；2-2.利用MSR将信号转换到二维频域，得到：其中：3CN109270528A权利要求书3/8页其中，χ0是方位调制项信号，χ1表示点目标的距离变化，主要是剩余距离的高次RCM，χ2是二次距离压缩项，χ3和χ4是距离-方位的高次耦合项；对于剩余的RCM和距离-方位耦合项，进行一致RCMC和SRC处理；在场景中心点构建距离压缩函数如下：其中：其中：4CN109270528A权利要求书4/8页其中，rRcref是场景中心点到接收机单程的中心距离；将公式(10)、公式(1