[发明专利]一种基于CS算法的步进频SAR成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及合成孔径雷达SAR成像技术领域，具体涉及一种基于CS算法的步进频SAR成像方法。

背景技术

合成孔径雷达(SAR)是一种全天候、全天时的高分辨率微波成像雷达。随着技术的发展，SAR的分辨率逐渐提高，目前SAR系统的最高分辨率已达到0.1m。高分辨率的获得存在一些特殊的问题，比如，为了获得0.1m的分辨率，要求发射信号的带宽超过1.5GHz。产生和对该宽带信号采样对于实际处理来说都是极为困难的。

步进频技术是一种常用的获取距离向高分辨的技术。超宽带信号由一组窄带信号通过后处理合成。步进频技术的主要优点是发射信号的瞬时带宽要远小于最终合成宽带信号的带宽，因此步进频SAR在获得相同高分辨时比普通SAR对系统的要求低很多，故距离向高分辨能很容易的实现。

基于Chirp scaling(CS)算法的步进频SAR成像中，由窄带信号生成宽带信号需要进行宽带拼接。目前，比较高效的宽带拼接方法为频域宽带拼接方法。频域宽带拼接方法的结果为一维高分辨距离像，也即经过脉冲压缩的宽带chirp信号，因此它只能用于Range-Doppler(RD)算法、SPECAN算法等第一步就进行距离脉压的算法，而不能用于CS算法等在距离脉压前需要进行非线性相位相乘的算法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于CS算法的步进频SAR成像方法，对频域宽带拼接方法进行改进，使得拼接结果能够用CS算法进行步进频SAR高分辨成像。

本发明的基于CS算法的步进频SAR成像方法包括如下步骤：

步骤1，将子脉冲信号进行宽带信号频谱合成；

步骤2，对步骤1获得的宽带信号频谱乘以一个二次相位，所述二次相位为

Hvirt(f)=exp[jπfr2Kvirt]]]>

其中，f_r表示距离频率，K_virt为调频率，

Kvirt=-NΔfTp]]>

其中，N表示跳频间隔，Δf表示跳频间隔，T_p表示脉冲宽度；

步骤3，将步骤2获得的宽带信号频谱进行IFFT变换到距离时域，得到一个窄脉宽宽带宽的chirp信号；

步骤4，将步骤3合成的窄脉宽宽带宽的chirp信号用于CS算法进行成像处理，得到SAR成像结果。

其中，所述步骤1包括如下步骤：

步骤1.1，将子脉冲信号经FFT变换到距离频域；

步骤1.2，在距离频域对子脉冲信号进行脉冲压缩；

步骤1.3，在频域对子脉冲信号频谱进行补零、加窗；

步骤1.4，将步骤1.3获得的信号进行IFFT变换到时域；

步骤1.5，进行频域移位；

步骤1.6，将步骤1.5获得的信号进行距离向FFT变换到频域；

步骤1.7，将子脉冲信号频谱做相干叠加，得到宽带信号频谱。

有益效果：

本发明方法在不增加运算量的情况下，能够生成窄脉宽的时域宽带chirp信号，运算效率较高，且合成结果能够用CS类算法进行成像处理。宽带合成提高了距离向分辨率和点状目标的信噪比，因此比已有合成算法更适用于高分辨成像。

附图说明

图1为本方法流程图。

图2(a)为用窄带信号调频率逆脉压的宽带拼接时域结果；图2(b)为用本发明的调频率逆脉压的宽带拼接时域结果。