一种基于级数反演的机载圆迹环扫SAR成像方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102928841A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102928841A(43)申请公布日2013.02.13(21)申请号201210423924.3(22)申请日2012.10.30(71)申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市太白路2号(72)发明人邢孟道廖轶张磊(51)Int.Cl.G01S13/90(2006.01)权利要求书权利要求书2页2页说明书说明书77页页附图附图11页(54)发明名称一种基于级数反演的机载圆迹环扫SAR成像方法(57)摘要本发明涉及一种基于级数反演的机载圆迹环扫SAR成像方法，采用的技术方案是：a.首先对回波信号做二维FFT得到二维频谱；b.得到二维频谱对距离徙动项，距离调制项，残余相位项和距离调制项进行补偿；c.作距离IFFT，将信号变换至距离多普勒域并乘以方位匹配滤波函数完成方位脉冲压缩；d.最后对信号作方位IFFT就可以得到聚焦后的SAR图像。在平台飞行高度较低、俯仰角不大、积累时间较长的情况下能够获得较好的成像效果。CN102984ACN102928841A权利要求书1/2页1.一种基于级数反演的机载圆迹环扫SAR成像方法，雷达平台在距离目标所在平面高度为HC的平面上以半径ra做圆形轨迹运动，平台运动的角速度为ω，平台旋转运动的方位向慢时间(方位向慢时间表示相邻两波束发射间隔时间)为η，雷达平台运动时，波束的指向始终与飞行速度方向垂直，目标点P离雷达平台的运动圆形轨迹在目标点所在平面的投影的中心点距离为rp，雷达发射信号为线性调频LFM信号，脉冲宽度为Tp，调频率为γ，σp为散射系数，ar(t)和aa(η)分别为雷达线性调频LFM信号的距离向时域包络函数和方位向时域包络函数，c为光速，λ为雷达线性调频LFM信号的中心频率所对应的波长，fc为载频，fτ为距离向频率，fη为多普勒频率；其特征在于成像方法按以下步骤完成：a).计算b).计算c).用FFT求ar(t)的时域向频域变换得距离向频率包络Ar(fτ)，Ar(fτ)＝FFT[ar(t)]；d).用FFT求aa(η)的时域向频域变换得方位向频率包络Aa(fη)，Aa(fη)＝FFT[aa(η)]；e).计算f).计算g).计算SA(fτ，fη)＝σpAr(fτ)Aa(fη)·exp(jθc)；h).计算相位补偿项i).计算SA(fτ，fη)＝SA(fτ，fη)·Hl(fτ，fη，R0)；2CN102928841A权利要求书2/2页j).计算距离IFFT，将信号变换至距离多普勒域，Gη(t，fη)＝IFFT[SA(fτ，fη)]；k).计算方位匹配滤波函数，l).进行方位脉冲压缩，Gη(t，fη)＝H2(fη，Rcen)Gη(t，fη)；m).计算方位IFFT就可以得到聚焦后的SAR图像，G(t，η)＝IFFT[Gη(t，fη)]。3CN102928841A说明书1/7页一种基于级数反演的机载圆迹环扫SAR成像方法技术领域[0001]本发明涉及遥测遥感技术领域的合成孔径雷达(SAR)成像方法，尤其涉及机载圆迹环扫合成孔径雷达(SAR)成像方法。背景技术[0002]合成孔径雷达(简称SAR)由于其全天时、全天候成像的能力，已经广泛地投入到军用和民用产品中。传统的SAR成像系统一般采用直线轨迹，出现了条带、聚束、扫描等各种模式。相比于经典的条带模式，聚束模式的观测区域较小，但是较长的观测时间使其拥有相比于条带模式更高的方位分辨率。扫描模式通过距离向上的扫描观测增加了测绘带宽度，但却因此牺牲了方位向的分辨率。[0003]近年来一种新的广域观测圆迹环扫SAR(CircularScanningSAR，以下简称圆迹环扫SAR为CSSAR)成像模式作为一个全新的研究热点逐渐受到了更多的关注。在这种模式下，飞行平台在一个固定的高度处作圆轨迹巡航运动，天线方向始终背朝巡航运动轨迹的圆心，因而天线发射的波束可以覆盖一个环形的成像区域，类似于圆迹正侧视条带模式，这种模式由于提高了其方位向上的扫描速度因而较之传统的直线条带模式拥有更大的成像区域，适合于进行快速的广域成像。[0004]在SAR成像的处理过程中，回波信号二维频谱的有效获取对于设计快速频域算法是至关重要的，由于CSSAR圆弧飞行轨迹的特殊性，由于其目标的斜距表达式的复杂性，直接使用POSP(驻相点法)难以推导信号二维频谱的精确解析表达式。如何获得信号的二维频谱成为CSSAR算法设计的一个难点。针对CSSAR成像，文献[孙兵，周荫清，陈杰，等.广域观测圆轨迹环扫SAR成像模式研究[J].电子与信息学报，2008，30(12)：2805-2808]在其二维频谱的推导过程中对目标的斜距表达式进行了二阶近似，并以此为基础设计成像算法，在平台飞