[发明专利]一种一动一静双基地合成孔径雷达成像方法

权利要求书

1.一种一动一静双基地合成孔径雷达成像方法，实现过程如下：

动态SAR发射机向侦测目标发出雷达信号，静止接收机接收侦测目标反射回来的雷达信号，其特征在于，在静止接收机中，

(1)对侦测目标反射回来的雷达信号进行处理，得到雷达回波数据，得到的雷达回波数据S(t，t_n)表示为：

s(t,tn)=∫∫Ωδ(X,Y)p(t-τ(tn;X,Y))exp(-j2πR(tn;X,Y)λ)dXdY---(1)]]>

式(1)中，t为距离快时间变量；t_n为方位慢时间变量；λ为发射信号波长；(X，Y)为目标位置坐标；Ω为目标场景区域；δ(X，Y)为目标的后向散射系数；p(t)为发射的基带信号，τ(t_n；X，Y)为发射机到目标再到接收机的传播时间，p(t-τ(t_n；X，Y))即为存在时间延迟的基带信号；R(t_n；X，Y)为第n个脉冲发射时刻点目标的斜距，即从发射机到点目标再到接收机的距离长度之和；j为虚数单位；其中，R(t_n；X，Y)表达式为：

R(tn;X,Y)=(vttn-X)2+(yt0-Y)2+zt02+(xr-X)2+(yr-Y)2+zr2---(2)]]>

式(2)中，v_t为发射机运动速度，发射机在合成孔径中心的坐标为(0，y_t0，z_t0)，为运动的发射机相对于目标的斜距，接收机的位置始终不动，其坐标为(x_r，y_r，z_r)；为接收机相对于目标的斜距；

(2)对步骤(1)生成的雷达回波数据S(t，t_n)进行二维频域转换，得到目标的距离和方位二维频域数据，对所得二维频域数据进行距离频域匹配滤波处理，得到抵消距离向频域相位后的目标回波二维频域数据的相位Φ(k_r，k_x)，表达式为：

Φ(kr,kx)=-kr2-kx2·(yt0-Y)2+zt02-kxX-kr(xr-X)2+(yr-Y)2+zr2---(3)]]>

式(3)中，k_r为距离向波数，写为2π(f+f₀)/c，f为距离向频率，f₀为发射载波频率，c为光速；k_x为方位向波数，写为2πf_d/v_t，f_d为方位多普勒频率；因此，二维频域数据S(k_r，k_x)表示为：

S(k_r，k_x)＝∫∫_Ωδ(X，Y)exp(jΦ(k_r，k_x))dXdY             (4)

式(4)中，k_r为距离向波数；k_x为方位向波数；j为虚数单位；Ω为目标场景区域；δ(X，Y)为目标的后向散射系数；(X，Y)为目标位置坐标；

(3)对经步骤(2)滤波处理后得到的目标回波频域相位Φ(k_r，k_x)进行泰勒展开，得到目标回波频域相位Φ(k_r，k_x)与目标位置坐标(X，Y)间的线性关系，之后，对目标回波频域相位Φ(k_r，k_x)进行相位补偿；对补偿后的相位的空变性进行分析，确定出对目标场景成像的范围，即：

为保证目标的聚焦程度以π/4作为相位误差的界限，得到对目标空变特性能够容忍的场景尺寸如下：

|X|<ρX|μ+v|RX2λ|μ||Y|<ρX|μ+v|RY2λ|μ|---(5)]]>

其中

μ=yt0yt02+zt021RX=1yr2+zr2v=yryr2+zr21RY=|vzt02μ(yt02+zt02)3-zr2(yr2+zr2)3|---(6)]]>

式(5)、(6)中，ρ_X为地面方位向分辨率大小，(0，y_t0，z_t0)为孔径中心时刻发射机的位置坐标，(x_r，y_r，z_r)为接收机位置坐标；

(4)对步骤(3)中经过相位补偿后的二维频域数据S(k_r，k_x)进行波束域映射和非线性插值，使得目标位置坐标(X，Y)的回波频域数据Δ(k_r，k_x)的相位与波束域参数(k_X，k_Y)之间构成线性关系，以便能够使用快速傅立叶变换算法进行成像；

在对目标回波频域相位Φ(k_r，k_x)进行相位补偿之后，目标的二维频域表达式是距离波束参数k_r与方位波束参数k_x的关系式，其中k_r与k_x是相互耦合的；虽然目标回波频域相位Φ(k_r，k_x)与目标位置坐标(X，Y)间是线性关系，但是Φ(k_r，k_x)与k_r和k_x却不是线性关系；因此需要进行波数域的映射，找到与目标位置坐标(X，Y)一一映射的波数域集合(k_X，k_Y)，并且(k_X，k_Y)可以通过(k_r，k_x)集合经非线性插值得到；同理，当(k_X，k_Y)与(k_r，k_x)满足如下关系时：

kX=kx-krxrxr2+yr2+zr2kY=-yt0kr2-kx2yt02+zt02-kryrxr2+yr2+zr2---(19)]]>

所得到的(k_X，k_Y)与(X，Y)构成傅立叶变换对的关系，并且k_X与k_Y相互正交，也就是说两者解耦合；同样，从式(19)可以知道由已有的样本波数域数据(k_r，k_x)得到解耦合的波数域数据(k_X，k_Y)，需要经过复杂的非线性插值；

经过非线性插值后的回波频域数据Δ(k_r，k_x)表达式为：

Δ(k_X，k_Y)＝∫∫_Ωδ(X，Y)exp(-jk_XX-jk_YY)dXdY

                                                   (7)

(5)对经步骤(4)处理后的二维频域数据Δ(k_r，k_x)进行距离向快速逆傅立叶变换，得到目标距离向的图像，然后进行方位向快速逆傅立叶变换，得到目标方位向的图像；距离向图像和目标方位向图像相结合，即为目标的二维图像；最后，结合步骤(3)得到的目标场景成像的范围，选取出最终的目标图像。