基于两级滤波的俯冲段大斜视SAR子孔径成像空变校正方法.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CN108490441A(43)申请公布日2018.09.04(21)申请号201810251048.8(22)申请日2018.03.26(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)发明人梁毅党彦锋丁金闪张玉洪(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)G01S7/40(2006.01)权利要求书4页说明书13页附图8页(54)发明名称基于两级滤波的俯冲段大斜视SAR子孔径成像空变校正方法(57)摘要本发明属于雷达信号处理领域，公开了一种基于两级滤波的俯冲段大斜视SAR子孔径成像空变校正方法，建立成像几何模型，对原始回波信号做距离向傅里叶变换，构造距离走动校正和加速度补偿函数，实现预处理；然后将补偿后的信号变换到二维频域，构造第一级频域滤波因子来校正距离包络的空变，将距离向处理后的信号经逆傅里叶变换到方位二维时域，构造高次相位补偿函数，然后将补偿补偿后的信号变换到方位频域，构造第二级频域滤波因子来校正方位多普勒参数的空变，将校正后的信号变换到方位时域，构造方位统一补偿因子以实现方位处理；最后方位处理后的信号经FFT到方位频域，得到最终SAR聚焦图像，以改善方位聚焦深度。CN108490441ACN108490441A权利要求书1/4页1.一种基于两级滤波的俯冲段大斜视SAR子孔径成像空变校正方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1，建立俯冲段大斜视SAR成像几何模型；步骤2，根据所述成像几何模型，获取SAR雷达接收到的回波数据，并对所述回波数据进行距离向FFT，得到距离频域方位时域信号；步骤3，选取所述成像几何模型的场景中心点为参考点，构造距离走动校正函数和加速度补偿函数，将所述距离走动校正函数、所述加速度补偿函数与所述距离频域方位时域信号相乘，得到预处理后的信号相位；步骤4，将所述预处理后的信号相位采用级数反演法变换到二维频域，得到二维频域信号相位；步骤5，在二维频域中构造第一级频域滤波因子，将所述第一级频域滤波因子的相位部分与所述二维频域信号相位相加，进而得到非空变的二维频域相位；步骤6，以所述场景中心点位参考点，构造距离弯曲校正和二次脉压校正函数，将所述距离弯曲校正和二次脉压校正函数中的相位部分与所述非空变的二维频域相位相加，得到距离包络空变校正后的信号；步骤7，将所述距离包络空变校正后的信号变换到二维时域，得到二维时域的信号相位，并构造高阶项补偿函数，采用所述高阶项补偿函数在方位时域对所述二维时域的信号相位进行高次相位补偿，得到补偿后的高阶非空变信号的相位；步骤8，将所述补偿后的高阶非空变信号的相位变换到方位频域，并在方位频域构造第二级频域滤波因子，从而得到消除方位空变性的相位信号；步骤9，将所述消除方位空变性的相位信号变换到方位时域，并构造方位统一聚焦因子，进而得到方位相位统一补偿后的信号，并将所述方位相位统一补偿后的信号变换到方位频域，得到聚焦后的图像。2.根据权利要求1所述的一种基于两级滤波的俯冲段大斜视SAR子孔径成像空变校正方法，其特征在于，所述步骤1具体包括如下子步骤：(1a)建立三维坐标系OXYZ，所述三维坐标系OXYZ表示SAR雷达成像坐标系，设在一个子孔径时间内雷达平台从M点运动到N点，且在方位慢时间tm＝0时刻雷达平台所在的位置记为Q点，三维坐标系中的原点O为Q点在成像平面的投影点；(1b)以三维坐标系中的XOY平面为成像平面，当雷达平台位于Q点时，雷达波束中心射线与地面的交点记为P点，所述P点位场景中心点，且成像平面中与P点有相同X轴坐标的任意一点记为D点，点P和点D在零多普勒平面内的投影点分别记为点P1和点D1，且成像平面中与点D沿X轴相距xn的任意一点记为T点，所述零多普勒平面为YOZ平面；(1c)定义雷达平台运动至MN之间的任意位置C点时到T点的斜距为R(tm；Rd,xn)，其中，tm表示方位慢时间，Rd表示雷达平台位于Q点时到D点的斜距，xn为成像平面中任意一点C与点D沿X轴的距离；从而雷达平台在任意位置C点到T点的斜距其中，表示R(tm；Rd,xn)在tm＝0处的第i项展开式系数，i！表示i的阶乘，k0(Rd,xn)表示常数项，k1(Rd,xn)为线性距离徙动项，k2(Rd,xn)为2CN108490441A权利要求书2/4页距离弯曲项，k3(Rd,xn)和k4(Rd,xn)为高阶距离徙动项，且ki(Rd,xn)＝ki(V,Rd,xn)-ki(a,Rd)，其中第一部分ki(V,Rd,xn)为雷达平台匀速运动时的轨迹斜距历程，第二部分ki(a,Rd)为加速度带来的各阶项展开式系数误