非线性调频尺度成像的方法.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(10)申请公布号CNCN103630896103630896A(43)申请公布日2014.03.12(21)申请号201210310720.9(22)申请日2012.08.28(71)申请人中国科学院电子学研究所地址100080北京市海淀区北四环西路19号(72)发明人赵博王文鹏刘小军方广有(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人梁爱荣(51)Int.Cl.G01S13/90(2006.01)G01S7/41(2006.01)权权利要求书5页利要求书5页说明书10页说明书10页附图2页附图2页(54)发明名称非线性调频尺度成像的方法(57)摘要本发明是非线性调频尺度成像的方法，包括步骤如下：对冰川厚度探测雷达回波信号进行下变频、低通滤波、距离向和方位向傅立叶变换，获取并对二维频域回波信号在波数域的参考点进行相位补偿；对补偿后的波数域信号进行距离向傅里叶反变换，对距离多普勒域的距离徙动乘以非线性调频尺度因子做非线性调频尺度校正，对校正距离徙动的距离多普勒域信号进行距离向傅里叶变换，得到并对相位补偿和距离徙动校正的波数域信号进行距离聚焦，得到并对聚焦后的波数域信号进行距离向傅里叶反变换，对距离多普勒域信号进行方位向压缩和残留相位补偿，得到并对经过方位压缩和残留相位补偿的距离多普勒域信号进行方位向傅里叶反变换，得到雷达探测的冰川厚度图像。CN103630896ACN103689ACN103630896A权利要求书1/5页1.一种非线性调频尺度成像的方法，其特征是：所述非线性调频尺度成像的步骤如下：步骤S1：对冰川厚度探测雷达的原始回波信号进行下变频和低通滤波后，得到滤波后的回波信号，对滤波后的回波信号进行距离向傅立叶变换后，得到距离向傅立叶变换后回波信号，对距离向傅立叶变换后回波信号进行方位向傅立叶变换，得到回波信号二维频域；利用波数域与频域的对应关系，得到二维频域的回波信号在波数域中的频谱信号；步骤S2：对波数域的频谱信号中的参考点进行相位补偿，得到相位补偿的波数域的频谱信号；所述相位补偿的补偿函数H(kz，kx)如下公式(1)表示：公式(1)中是三次相位补偿系数、kz表示基带波数、kx表示沿方位向波数、x表示极地探冰雷达探测平台与极地探冰雷达探测的点目标之间的水平距离、exp(·)表示指数函数、j为虚数因子、h为载机高度、kc表示载波波数、nice为冰层的折射率、ice表示折射率是冰层的、dref为参考点深度、ref表示深度为参考点深度、D(kx)为距离徙动因子、Km1(kx)为空变调频率的一次项系数、m表示调频斜率为空变调频斜率，Km(kx；dref)为参考深度处的空变调频斜率，z为冰雷达探测平台与极地探冰雷达探测的点目标之间的垂直距离；步骤S3：对补偿后的波数域的频谱信号进行距离向傅里叶反变换，得到距离多普勒域信号；步骤S4：对距离多普勒域中的距离徙动乘以非线性调频尺度因子做非线性调频尺度校正，得到校正了距离徙动的距离多普勒域信号；步骤S5：对校正了距离徙动的距离多普勒域信号进行距离向傅里叶变换，得到并对相位补偿和距离徙动校正的波数域的频谱信号进行距离聚焦，得到并对距离聚焦后的波数域的频谱信号进行距离向傅里叶反变换，得到距离多普勒域信号；步骤S6：对距离多普勒域信号进行方位向压缩和残留相位补偿，得到并对经过方位向压缩和残留相位补偿的距离多普勒域信号进行方位向傅里叶反变换，得到雷达探测的冰川厚度图像。2.如权利要求1所述的非线性调频尺度成像方法，其特征在于：得到二维频域的回波信号在波数域中的频谱信号的步骤包括如下：步骤S11：获取冰川厚度探测雷达的原始回波信号如下公式(2)表示：2CN103630896A权利要求书2/5页对所述冰川厚度探测雷达的原始回波信号进行下变频和低通滤波，得到滤波后的回波信号如下公式(3)表示：公式(2)和(3)中和tm分别表示快时间和慢时间、rect为线性调频信号的矩形包络、u为雷达沿方位向的速度、L为合成孔径长度、T为脉冲宽度、R(·)为平台与目标之间的等效距离、d为目标距离冰面的深度、c为电磁波在自由空间中的传播速度、K为调频斜率、ωc为发射信号中心频率；步骤S12：对滤波后的回波信号进行距离向傅立叶变换，得到距离向傅立叶变换后回波信号如下公式(4)表示：公式(4)中为距离向频率，A1是表示距离向傅立叶变换后的在多层媒质中传播的雷达回波信号的频域幅度常数，fc表示雷达工作中心频率；步骤S13：对距离向傅立叶变换后回波信号进行方位向傅立叶变换，得到回波信号二维频域的数学表达式如下公式(5)表示：公式(5)中为方位向频率，A是在多层媒质中传播的雷达回波信号的二维频谱的幅度常数，为相位函数如下公式(6)表