[发明专利]一种基于极坐标格式的雷达成像优化方法

说明书

本发明公开了一种基于极坐标格式的雷达成像优化方法，其主要思路为：获取雷达回波信号数据，所述雷达回波信号数据是二维矩阵，记为nrn×nan维待处理矩阵S，对S进行按列FFT处理，进而得到按列FFT处理后的雷达回波信号数据矩阵；计算参考信号向量S_ref；对按列FFT处理后的雷达回波信号数据矩阵进行距离脉压处理，进而得到距离脉压后的雷达回波信号数据矩阵，构造M×N维场景，所述M×N维场景包括M×N个点，将其中第l个点的坐标记为(α_l,β_l)，计算第l个点的坐标处对应的补偿相位因子Φ(α_l,β_l)，然后将距离脉压后的雷达回波信号数据矩阵中的nrn×nan个数据分别乘以第l个点的坐标处对应的相位补偿因子Φ(α_l,β_l)后进行逐点累加，进而得到M×N维场景中坐标(α_l,β_l)处的幅度值S_final(α_l,β_l)；l＝1,2,...,M×N，进而得到最终的SAR图像S_final。

技术领域

本发明属于雷达信号处理领域，特别涉及一种基于极坐标格式的雷达成像优化方法，适用于远场SAR雷达成像。

背景技术

合成孔径技术起源于1951年Carl Wiley提出的DBS技术，其中BP算法是一种理论上适用于任意轨道模型、任意成像模式的时域成像算法，该BP算法将每次脉冲的回波数据先后经过后向投影投射到图像域，然后在图像域将能量相干积累，随着能量的积累，图像分辨率逐渐提升，直至最终得到全分辨率的图像；由于在后向投影过程中，图像中每个点在每个脉冲时刻与SAR平台的瞬时距离都要经过精确计算，并以此通过插值在回波提取相应的能量，大量的逐点插值操作使得BP算法运算量庞大。

PFA算法以其简洁、高效、特别适合小场景、高分辨率成像等优点成为一种经久不衰的SAR成像算法，采用极坐标格式存储数据，除了完全抵消场景中心点的RCM外，还能部分消除非场景中心处散射点的RCM，但处理过程中需要对格式化前的图像进行插值，增加了计算量。

发明内容

针对以上现有技术存在的不足，本发明的目的在于提出一种基于极坐标格式的雷达成像优化方法，该种基于极坐标格式的雷达成像优化方法不仅具有和BP算法相比拟的成像效果，相较于BP算法的计算量也更低。

为达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种基于极坐标格式的雷达成像优化方法，包括以下步骤：

步骤1，获取雷达回波信号数据，所述雷达回波信号数据是二维矩阵，记为nrn×nan维待处理矩阵S，对nrn×nan维待处理矩阵S进行按列快速傅里叶变换FFT处理，进而得到按列FFT处理后的雷达回波信号数据矩阵；

其中，nrn表示雷达回波信号数据的距离向采样点数，nan表示雷达回波信号数据的方位向采样点数；nrn和nan分别为大于0的正整数；

步骤2，根据雷达回波信号数据，计算得到参考信号向量S_ref；

步骤3，对按列FFT处理后的雷达回波信号数据矩阵进行距离脉压处理，进而得到距离脉压后的雷达回波信号数据矩阵，所述距离脉压后的雷达回波信号数据矩阵为nrn×nan维矩阵；

初始化：构造M×N维场景，所述M×N维场景包括M×N个点，将其中第l个点的坐标记为(α_l,β_l)，l＝1,2,...,M×N，α_l表示M×N维场景中第l个点在极坐标中的距离，βl表示M×N维场景中第l个点在极坐标中的角度，l的初始值为1，M、N分别为大于0的正整数；