[发明专利]一种一动一静双基地合成孔径雷达成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双基地合成孔径雷达(BSAR)成像方法，属于雷达信号处理技术领域。

背景技术

双基地合成孔径雷达(BSAR)技术的快速发展隐含着对双基地合成孔径雷达成像技术的巨大需求。目前，各种单基地成像方法在一定的几何配置下都已经移植到双基地合成孔径雷达中，如典型的时域成像(BP)算法，以及典型的频域成像算法距离多普勒(RD)算法，频率变标(CS)算法，极坐标(PFA)算法，波束域(RMA)算法等。目前，世界各国的研究热点集中在RD算法和RMA算法。

RD算法在单基地SAR中是最基本的算法，认为距离维度和方位维度解耦，因此可以直接应用二维傅立叶变换进行处理，简单高效。但是复杂的双基地配置距离维度和方位维度耦合紧密，大部分情况下RD算法无法使用，因此目前BSAR中应用RD算法的几何配置只是应用在平行等速飞行情况下。

RMA算法在单基地SAR中是完全精准的算法，在高精度的成像场合经常被选用。在BSAR中，各国研究者也都在试图借用单基地RMA算法的思路去推导双基地SAR波束域算法，到目前为止，完全精准的双基地波束域算法并没有出现，研究的比较成熟的仍然是平行等速飞行情况，并且相应的实测数据成像结果也已给出。针对其它轨迹配置的双基地SAR情况，都有各种各样的近似的波束域算法。

BP算法是最精准的成像算法，无论是在单基地情况还是双基地情况下都能适用，但是该算法采用的是点对点的精确配准方法，因此成像算法的效率较为低下，其运算时间是普通频域成像算法的N倍，N为方位向采样点数。导致其在实际系统中并无广泛的应用。

当发射机与接收机不在同一平台，并且发射机的位置始终在变化，而接收机的位置始终不动，即构成了一动一静BSAR的系统结构。对于一动一静BSAR系统而言，由于几何结构的不对称性导致严重的空变特性，通常为了获得高精度的成像可以采用时域成像算法，但是运算量非常大。

一动一静BSAR系统成像的几何配置如图1所示，以场景中心为坐标原点建立坐标系，场景平面位于xy坐标系内。发射机(如卫星平台)飞行的方向为x轴正方向，飞行轨迹平行于x轴；场景平面的法线方向为z轴方向；y轴通过右手螺旋法则确定。在整个卫星聚束照射的过程中，卫星的飞行轨迹关于yz面是对称的。合成孔径的中心坐标为(0，y_t0，z_t0)，接收机的位置始终不动，其坐标为(x_r，y_r，z_r)，场景中心点坐标为(0，0，0)，发射机的飞行速度为恒定值v_t。假设发射机的发射的基带信号为p(t)，在场景坐标为(X，Y，0)处有一个点目标，其后向散射系数为δ(X，Y)。设合成孔径(SA)时间长度为T_s，在某个方位向的采样时刻为t_n，这时的采样点处的坐标为(v_tt_n，y_t0，z_t0)，其对应的基带回波信号表达式为：