[发明专利]合成孔径激光成像雷达相位差分自聚焦方法

权利要求书

1.一种合成孔径激光成像雷达相位差分自聚焦方法，其特征在于，包括如下步骤：

①合成孔径激光成像雷达发射系统发射线性调频的啁啾脉冲激光信号，照射到目标后被目标反射，反射光波经过合成孔径激光成像雷达接收系统进行光电外差接收、数字化、复数化处理后的目标回波信号为：

式中，k为雷达目标面上每个点的序号，A_k为与目标面上每个点反射率有关的系数，为雷达发射激光频率啁啾速率，t_f为距离向快时间，Δz_k＝z_k-z_l，z_k为目标面上第k个点目标与雷达的距离，z_l为距离向引入的本振长度，c为光速，λ为合成孔径激光成像雷达发射激光中心波长，f为雷达光学足趾等效曲率半径，y_k为目标面上第k个点目标的方位向坐标，n为雷达方位向步进步数，Δy为雷达方位向步进长度，为与目标面上第k个点目标有关的噪声相位；

②对光电接收、数字化、复数化处理后的目标回波信号距离向按下列[2]式进行傅里叶变换实现距离向聚焦：

式中，ε为距离向傅里叶变换频谱，T_s为距离向时间采样宽度；

③对距离向聚焦后的合成孔径激光成像雷达回波信号提取相位数据，对所提取的相位数据进行移位，将移位后的相位数据与所述的提取的相位数据进行差分：

[2]式中目标面上忽略系数的第k个点目标的雷达回波信号方位向部分为：

按[3]式提取相位：

将[3]式按下列[4]式移位，得移位后的相位信号：

式中，Δy为位移量，与雷达方位向步进长度相等，为移位Δy后的噪声相位，

将[4]式与[3]式按下列[5]式进行差分，略去无关常数项得到差分后的相位信号：

式中，

④对含有相位差分项的复数信号对变量进行nΔy傅里叶变换：

对[6]式按下列[7]式进行傅里叶变换：

式中，ξ为傅里叶变换频谱，

⑤对[7]式在频谱位置：处进行带通滤波，带通滤波函数为：

式中，t为所述的带通滤波函数宽度，滤波后的信号为：

Sf(ξ)=exp(-j2πΔyλfyk)δ(ξ-Δyλf)---[8]]]>

⑥对所述的带通滤波后的信号进行逆傅里叶变换：

对[8]式按下列[9]式进行逆傅里叶变换：

Iifft(yk,nΔy)=exp(-j2πΔyλfyk)∫-∞+∞δ(ξ-Δyλf)exp(j2πnΔyξ)dξ=exp(-j2πΔyλfyk)exp(j2πΔyλfnΔy)=exp[-j2πΔyλf(yk-nΔy)]---[9]]]>

⑦对逆傅里叶变换信号提取相位信息，对所提取的相位信号采用等间隔采样累加获得优化后的方位向二次项相位：

对[9]式提取相位：

对[10]式等间隔采样，采样间隔Δy，对采集的数据按下列[11]式累加求和：

对[9]式略去无关相位项：得到抑制噪声相位后的方位向二次项相位：

⑧对含有抑制噪声相位后的方位向二次项相位的复数信号进行方位向二次项相位匹配滤波实现方位向聚焦，方位向聚焦信号与距离向聚焦信号共同由计算机显示成像，

含有[12]式相位的复数信号为：

exp[jπλf(yk-nΔy)2]---[13]]]>

对[13]式按下列[14]式进行二次项相位匹配滤波：

Ia(β)=∫rect(αBs)exp[jπλf(yk-α)2]exp[-jπλf(α-β)2]dα=exp[jπλf(yk2-β2)]∫rect(αBs)exp[-j2πα(yk-β)λf]dα=exp[jπλf(yk2-β2)]sinc[Bs(yk-β)λf]=exp[jπλf(yk2-β2)]sinc[2(yk-β)Sy]---[14]]]>

式中，β为像点方位向坐标，B_s为雷达光学足趾方位向宽度，α为卷积积分变量，S_y为雷达发射望远镜方位向宽度，

综合[2]式中距离向聚焦部分与[14]式，得方位向、距离向聚焦信号为：

Ii(ϵ,β)=ΣkTsAksinc(Tsϵ)*δ(ϵ-2f·Δzkc)×exp[jπλf(yk2-β2)]sinc[2(yk-β)Sy]---[15]]]>

ε到空间成像坐标z的变换关系：则面目标成像信号为：

Ir′(ϵ,nΔy)=ΣkcTsAk2f·exp[jπλf(yk2-β2)]sinc[2f·Tsc(z-Δzk)]sinc[2(yk-β)Sy]---[16]]]>

计算机对面目标成像信号进行输出显示。