[发明专利]一种Staggered-SAR回波信号重建方法

摘要

本发明公开一种Staggered‑SAR回波信号重建方法，利用共形傅立叶变换处理距离压缩后的雷达信号，该方法充分考虑了Staggered‑SAR的回波特点，能够得到适用于雷达高质量成像的均匀方位向频谱。该方法获取的频谱可以准确反映出数据丢失、非均匀采样条件下方位向回波的频谱特性，最后可以用于Staggered‑SAR系统高质量成像。与现有方法相比，本发明的方法能够得到均匀的方位向频谱，适合经典频域算法等优点，而且能够获得高质量的成像结果。

主权项

1.一种Staggered‑SAR回波信号重建方法，其特征在于，包括：S1、初始化Staggered‑SAR成像系统参数，包括：雷达发射信号波长，记做λ；雷达系统发射脉冲宽度，记做Tp；雷达系统发射信号带宽，记做B；雷达系统平台速度，记做Vs；雷达系统波束速度，记做Vg；雷达系统脉冲重复频率呈周期变化，每个周期内为线性增长或减小，其中最大脉冲重复频率，记做PRFmax；最小脉冲重复频率，记做PRFmin；一个脉冲重复频率变化周期内脉冲发射个数，记做M；Staggered‑SAR原始回波数据矩阵，记做S，其中，S为Na行Nr列的矩阵，每列数据是方位向回波信号的采样，每行的数据是逐个单脉冲距离向回波信号的采样，Na为方位向采样点数，Nr为距离向采样点数；S2、距离压缩，根据步骤S1中的参数，利用传统频域距离压缩方法对Staggered‑SAR原始回波数据矩阵S进行距离压缩，得到数据矩阵Sr，其中Sr为Na行Nr列的矩阵；S3、计算数据丢失位置记录矩阵blind；其中，数据丢失位置记录矩阵blind维数为Ntarget行Na列，该矩阵中第k行第j列元素的值blind(k,j)为0或1，blind(k,j)的值由时延T(k,j)决定；T(k,j)为第k个点目标接收第j个发射脉冲时的延时，k＝1,2…Ntarget，j＝1,2…Na，Ntarget为场景中目标个数；S4、预处理距离压缩数据，根据S3计算得到的丢失位置记录矩阵blind，将矩阵Sr中对应blind矩阵中值为0位置的各行数据去除，得到预处理后的数据矩阵Sc；其中，Sc为Nc行Nr列矩阵，Nc为接收脉冲个数；S5、共形傅立叶变换，对S4得到的预处理数据矩阵Sc，逐列进行共形傅立叶变换，得到均匀的Na行Nr列的方位向频谱矩阵Fcft；其中，共形傅立叶变换处理时的分段长度为M‑Mmiss+1，M为雷达系统一个周期脉冲发射个数，Mmiss为一个周期内丢失的脉冲个数，Mmiss利用blind矩阵，计算一个脉冲重复周期内丢失的脉冲个数，得到Mmiss；S6、二维频谱共轭补偿，对S5得到的方位向频谱矩阵F_cft的各行进行快速傅立叶变换，得到N_a行N_r列的二维频谱矩阵B_cft，将二维频谱矩阵B_cft与参考频谱矩阵θ_2df进行共轭复乘，得到N_a行N_r列的二维数据矩阵S_2df，即再对S_2df进行二维快速傅立叶逆变换，得到成像结果；其中，为参考频谱，R_min为最短斜距，c为光速，V_r为平台等效速度，f_ττ为距离向频谱等分向量，f_ηη为方位向频率等分向量；所述距离向频率等分向量f_ττ具体通过将[‑B,B)等分成N_r份得到，B为发射信号带宽，N_r为距离向采样点数；所述方位向频率等分向量f_ηη具体通过将等分成N_a份得到，T_SAR为合成孔径时间，N_a为方位向采样点数。