[发明专利]基于滑动接收窗的机载高分辨率斜视聚束SAR成像方法

说明书

技术领域

本发明属于信号处理领域，特别涉及一种基于滑动接收窗的机载高分辨率斜视聚束合成孔径雷达合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)成像方法。

背景技术

SAR是一种工作在微波频段的主动遥感器，克服了光学成像受天气和光照条件限制的缺陷，能全天时、全天候、远距离的进行对地遥感观测，并能够穿透天然植被、人工伪装等，大大提高了雷达的信息捕获能力。因此，SAR已经成为雷达技术的热门研究领域，为越来越多的国家所重视。相比于传统的侧视SAR系统，机载斜视SAR成像在实际应用中具有很高的灵活性和机动性，通过调整天线波束指向，SAR系统可自由灵活地选择观测区域，并且能够快速重访敏感区域，大大提高了SAR的观测能力。此外，随着SAR分辨率的提高，使得SAR目标侦察与识别能力得到显著提升。因此，近些年来，高分辨率斜视成像已经成为一个重要的发展方向。

但是，高分辨率大斜视SAR成像也带来了新的技术难点。一方面，随着斜视角度的增大，SAR原始回波方位向与距离向耦合现象更加严重，导致高精度成像更加困难；另一方面，距离徙动量随斜视角的增加以及分辨率的增加而成几何级数增长，导致SAR原始回波数据量的显著增加，加大了数据存储与实时成像的困难。滑动接收窗技术是指通过改变回波窗开启时刻，消除距离徙动中的一次项，即距离走动。滑动接收窗技术能够减小SAR原始回波距离徙动量，进而减小SAR原始回波数据量。但是，滑动接收窗技术调整了回波数据的录取起始时间，观测区域内每一个目标的多普勒历程也随方位向发生了变化，使得传统成像方法不再适用。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，基于滑动接收窗技术特点，结合传统波数域成像方法，提出了一种基于滑动接收窗的机载高分辨率斜视聚束SAR成像方法。

一种基于滑动接收窗的机载高分辨率斜视聚束SAR成像方法，包括以下几个步骤：

步骤一：读入原始回波数据及相关成像参数；

读入基于滑动接收窗的机载高分辨率斜视聚束SAR二维原始回波仿真复数据S_start以及相应的成像参数，具体包括：方位向采样点数N_a，距离向采样点数N_r，信号采样率f_s，信号带宽Bw，脉冲宽度τ，调频斜率b，脉冲重复频率PRF，参考斜距R_ref，多普勒中心频率fd₀，多普勒调频率f_r0，卫星速度P_v，等效斜视角信号波长λ，信号载频f₀，信号传播速度c；

步骤二：方位向解线性调频处理；

将二维回波仿真复数据S_start进行方位向解线性调频处理：首先复数据S_start同因子H₁相乘，得到复数据S_{1_1}；其次对复数据S_{1_1}做方位向傅里叶变换，即沿每个距离向（按列）进行快速傅里叶变化（FFT），得到复数据S_{1_2}；最后将复数据S_{1_2}同因子H₂相乘，得到最终方位向解线性调频后的复数据S₁；

步骤三：方位向傅里叶变换处理；

将步骤二得到的复数据S₁沿每个距离向（按列）进行快速傅里叶变换（FFT），得到方位向频谱复数据S₂；

步骤四：方位向解线性调频残留相位误差补偿处理；

将步骤三得到的复数据S₂同对应方位时刻的方位向解线性调频残留相位误差补偿因子Ω₁相乘，得到补偿后的复数据S₃；

步骤五：距离向傅里叶变换处理；

将步骤四得到的复数据S₃沿每个方位时刻（按行）进行快速傅里叶变换（FFT），得到二维频谱复数据S₄；

步骤六：一致压缩处理；

将步骤五得到的复数据S₄同对应的一致压缩因子Ω₂相乘，得到粗聚焦复数据S₅；

步骤七：斯托尔特（stolt）插值处理；

对于步骤六得到的复数据S₅，利用辛格（sinc）插值法进行stolt插值处理，得到由二维频域映射到二维波数域的复数据S₆；