[发明专利]一种基于尺度变换的视频SAR高效持续成像方法

说明书

本发明公开了一种基于尺度变换的视频SAR高效持续成像方法，包括：S1、建立视频SAR回波信号模型，得到全孔径波束的去调频信号；S2、通过一级PFA处理，去除剩余视频相位项，距离向重采样和距离向脉冲压缩，完成信号的方位向重采样和方位聚焦，得到全局坐标系下的一级PFA图像；S3、使用波束分割快速滤波算法将一级PFA图像分解为若干子波束信号，通过二级PFA处理得到重聚焦的子图像；S4、使用二级PFA算法处理子波束数据，实现子场景的聚焦成像；S5、按照几何失真映射关系将子图像拼接到真实位置，得到全场景图像。根据本发明，能够实现视频SAR的无插值快速成像，在满足成像分辨率的要求下提高了成像效率。

技术领域

本发明涉及雷达信号处理的技术领域，特别涉及一种基于尺度变换的视频SAR高效持续成像方法。

背景技术

常用的视频SAR成像算法是极坐标格式算法(Polar Format Algorithm,PFA)，其较高的计算效率和对聚束模式的适配性使其适合视频SAR的图像生成。然而将PFA直接应用到视频SAR中仍然存在几个问题。首先，极坐标格式转换(Polar Format Transform,PFT)中的二维插值影响了PFA的运算效率。其次，PFA中的平面波假设简化了算法流程的同时也带来了波前曲率误差，导致图像出现失真和散焦。这对期望的高分辨图像来说是不可忽视的，因此需要额外的图像域二维插值和空变误差补偿，这同样将会影响PFA的运算效率。此外，圆形轨迹运动时方位角的变化导致每帧图像的方向发生变化，而实际应用中希望获得全局坐标系下的视频SAR图像，以便进行目标定位。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种基于尺度变换的视频SAR高效持续成像方法，能够实现视频SAR的无插值快速成像，在满足成像分辨率的要求下提高了成像效率。为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种基于尺度变换的视频SAR高效持续成像方法，包括：

S1、建立视频SAR回波信号模型，得到全孔径波束的去调频信号；

S2、通过一级PFA处理，去除剩余视频相位项，距离向重采样和距离向脉冲压缩，完成信号的方位向重采样和方位聚焦，得到全局坐标系下的一级PFA图像；

S3、使用波束分割快速滤波算法将一级PFA图像分解为若干子波束信号，通过二级PFA处理得到重聚焦的子图像；

S4、使用二级PFA算法处理子波束数据，实现子场景的聚焦成像；

S5、按照几何失真映射关系将子图像拼接到真实位置，得到全场景图像。

优选的，步骤S1中包括视频SAR沿着圆形轨迹运动，期间发射并接收线性调频信号，对接收信号选择场景中心点的回波信号作为参考信号进行混频处理，得到去调频后的信号。

优选的，步骤S2中一级PFA处理包括进行距离向尺度变换与方位向尺度变换，其中距离向尺度变换涉及去除剩余视频相位项，距离向重采样和距离向脉冲压缩，方位向尺度变换完成信号的方位向重采样和方位聚焦，得到全局坐标系下的一级PFA图像。

优选的，步骤S3中包括：

S31、确定分割级数，使划分的每个子块都处于失真可忽略范围以内；

S32、根据几何失真映射确定各个子场景中心的位置，并截取子图像；

S33、对子图像进行方位向逆尺度变换，即步骤S2中方位向尺度变换的逆过程；

S34、对子图像进行距离向逆尺度变换，即步骤S2中距离向尺度变换的逆过程，经过距离向逆重采样后获得相位历史域的子波束数据；

S35、使用数字聚束技术转移波束指向到各个子场景中心，实现对子场景中心的运动补偿。

优选的，步骤S4中对子波束信号做二维傅里叶变换实现图像聚焦。