[发明专利]一种行波天线合成孔径雷达成像方法

说明书

本发明公开了一种行波天线合成孔径雷达成像方法，包括：对雷达回波进行方位向插值；对插值后的雷达回波进行空变多普勒搬移，将信号频带内的每个频率的不同多普勒谱都搬移到基带；对搬移后的多普勒谱进行低通滤波，得到无模糊的基带多普勒谱；对无模糊的基带多普勒谱进行空变多普勒反搬移，得到具有无模糊原始多普勒谱的信号；对具有无模糊原始多普勒谱的信号进行合成孔径雷达成像处理，得到高分辨雷达图像。本发明的方法不需要增加雷达系统的脉冲重复频率(PRF)，即可解决行波天线波束色散引起的合成孔径雷达多普勒模糊问题，从而避免了增加PRF给雷达系统带来的时序、功耗和数据率压力。

技术领域

本发明涉及合成孔径雷达信号处理领域，具体涉及一种行波天线合成孔径雷达成像方法。

背景技术

行波天线是一类简单而常见的天线形式，属于频率扫描天线，其主波束方向随着天线工作频率的变化而变化，即波束具有色散特性。与驻波天线相比，行波天线具有较宽的阻抗带宽和较好的定向辐射特性，同时成本较低，其应用领域十分广泛。当行波天线应用于合成孔径雷达，尤其是高分辨率的宽带合成孔径雷达时，需要考虑波束色散的影响。高分辨率合成孔径雷达通常采用宽带信号以获得距离向高分辨率，此时波束色散问题不能忽略。当波束色散发生在方位向，会造成雷达回波的多普勒谱展宽，从而导致雷达成像出现多普勒模糊，这限制了行波天线在合成孔径雷达中的应用。

发明内容

本发明的目的在于，克服波束色散带来的多普勒模糊问题，提出一种适用于行波天线合成孔径雷达的成像方法，实现高分辨成像。

为了实现上述目的，本发明提供了一种行波天线合成孔径雷达成像方法，所述方法包括：

对雷达回波进行方位向插值；

对插值后的雷达回波进行空变多普勒搬移，将信号频带内的每个频率的不同多普勒谱都搬移到基带；

对搬移后的多普勒谱进行低通滤波，得到无模糊的基带多普勒谱；

对无模糊的基带多普勒谱进行空变多普勒反搬移，得到具有无模糊原始多普勒谱的信号；

对具有无模糊原始多普勒谱的信号进行合成孔径雷达成像处理，得到高分辨雷达图像。

作为上述方法的一种改进，所述对雷达回波进行方位向插值，具体包括：

原始雷达回波为s₀(t,t_a)，其中t为快时间，t_a为慢时间；

对s₀(t,t_a)按照插值倍数m进行方位向插值，插值后的雷达回波记为s₁(t,t′_a)，t′_a为插值后的慢时间序列：

s₁(t,t′_a)＝interp{s₀(t,t_a)}

其中，interp为插值函数；插值倍数m满足下式：

其中，θ₀为信号最高频率的波束指向角，β为波束宽度，λ为波长，V为雷达行进速度，PRF为脉冲重复频率。

作为上述方法的一种改进，所述对插值后的雷达回波进行空变多普勒搬移，将信号频带内的每个频率的不同多普勒谱都搬移到基带；具体包括：

对插值后的雷达回波信号s₁(t,t′_a)做距离向傅立叶变换转换到信号频域，得到频域信号s₂(f,t′_a)：