[发明专利]一种一动一静双基地合成孔径雷达成像方法

摘要

本发明公开了一种一动一静双基地合成孔径雷达成像方法，属于雷达信号处理技术领域。首先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。对雷达回波数据进行二维傅立叶变换，得到二维频域数据，并进行距离频域匹配滤波处理。对滤波处理后得到的二维频域数据的相位进行泰勒展开，之后对其进行相位补偿，最后，对补偿后的相位的空变性进行分析。根据空变性分析结果，对经过相位补偿后的二维频域数据进行波束域的映射和非线性插值；对二维频域数据进行二维逆傅立叶变换，最终得到二维图像。本发明方法精度较高，且可克服大的场景空变特性，适应场景大，运算量小，有利于实时成像。

主权项

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，tn)表示为：式(1)中，t为距离快时间变量；tn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(tn；X，Y)为发射机到目标再到接收机的传播时间，p(t-τ(tn；X，Y))即为存在时间延迟的基带信号；R(tn；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(tn；X，Y)表达式为：式(2)中，v1为发射机运动速度，发射机在合成孔径中心的坐标为(0，y0z0)，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(xr，yr，zr)；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，tn)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(kr，kx)，表达式为：式(3)中，kr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；kx为方位向波数，写为2πfd/vt，fd为方位多普勒频率；因此，二维频域数据S(kr，kx)表示为：S(kr，kx)＝∫∫Ωδ(X，Y)exp(jΦ(kr，kx))dXdY (4)式(4)中，kr为距离向波数；kx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(kr，kx)进行泰勒展开，得到目标回波频域相位Φ(kr，kx)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(kr，kx)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：其中式(5)、(6)中，ρX为地面方位向分辨率大小，(0，y10,x10)为孔径中心时刻发射机的位置坐标，(xr，yr，zr)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(kr，kx)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(kr，kx)的相位与波束域参数(kX，kY)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；经过非线性插值后的回波频域数据Δ(kr，kx)表达式为：Δ(kX，kY)＝∫∫Ωδ(X，Y)exp(-jkXX-jkYY)dXdY(7)(5)对经步骤(4)处理后的二维频域数据Δ(kr，kx)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。