[发明专利]俯冲模型非线性频率变标的聚束合成孔径雷达成像方法

摘要

本发明提供了一种俯冲模型非线性频率变标的聚束合成孔径雷达成像方法，对收集的雷达的聚束全孔径回波数据，依次进行如下处理：方位deramp处理，距离dechirp处理，残余视频相位校正，三次相位补偿，频率变标，距离补偿，方位补偿，一致补偿，最后将一致补偿后的数据进行方位向IFFT，得到最终的SAR图像。本发明方法通过方位向的deramp处理，解决了聚束SAR的方位频谱混叠问题，采用非线性频率变标处理，增大了距离向的聚焦深度，在俯冲模型下实现较大距离聚焦深度下的高精度聚束SAR成像。

主权项

1.一种俯冲模型非线性频率变标的聚束合成孔径雷达成像方法，其特征在于，应用该方法的模型是：雷达以恒加速度a沿YOZ平面直线AB飞行，观测区域在XOY平面上，在整个观测时间T_spot里，波束中心始终照射观测区域中的中心点目标P_c，设P₀为观测区域中除P_c外的任意一点；在观测中心时刻t＝0时，雷达位于Z轴上的A点，经过时间t后雷达位于B点；雷达位于A点时，雷达速度为v₀，雷达与地面的高度为H₀，雷达与点目标P_c的距离为R_c，点目标P_c对应的下视角为γ，点目标P_c的地面等效斜视角为θ，点目标P_c对应的斜视角为雷达与点目标P₀的距离为R₀；雷达位于B点时，雷达与点目标P₀的距离R(t)为：参数参数β＝v_zcosγ+v_ysinγcosθ，a_z表示雷达沿Z方向的加速度分量，a_y表示雷达沿Y方向的加速度分量，v_z表示雷达速度v₀沿Z方向的速度分量，v_y表示雷达速度v₀沿Y方向的速度分量；具体该合成孔径雷达成像方法的步骤为：步骤一，方位deramp处理：将合成孔径雷达原始回波数据s₀(τ,t)与方位deramp因子H_DER(t)进行卷积操作，得到方位deramp处理后的数据s₁(τ,t)；τ代表距离时间，t代表方位时间；SAR原始回波数据s₀(τ,t)表示为：其中，常数A₀表示信号幅度，为距离矩形包络，T_p为发射信号的脉冲宽度，c为光速，为方位矩形包络，指数exp表示数据的相位，第一个指数项为方位相位，第二个指数项是距离相位；λ表示雷达波长，K_r是发射信号的调频率；步骤二，距离dechirp处理：将数据s₁(τ,t)与距离dechirp因子H_DEC(τ)相乘，得到距离dechirp处理后的数据s₂(τ,t)；步骤三，残余视频相位校正：对数据s₂(τ,t)进行距离向快速傅里叶变换(FFT)，得到数据s₃(f_τ,t)，将数据s₃(f_τ,t)与残余视频相位(RVP)的校正因子H_RVP(f_τ)相乘，得到数据s₄(f_τ,t)，再对数据s₄(f_τ,t)进行距离向快速傅里叶逆变换(IFFT)，得到数据s₅(τ,t)；f_τ表示距离频率；步骤四，三次相位补偿：对数据s₅(τ,t)进行方位向FFT，将变换得到的数据s₆(τ,f)与三次相位补偿因子H_CUB(τ,f)相乘，得到数据s₇(τ,f)；f表示方位频率；步骤五，频率变标：对三次相位补偿后的数据s₇(τ,f)进行距离向FFT，将变换后的数据s₈(f_τ,f)与频率变标因子H_FS(f_τ,f)相乘，得到数据s₉(f_τ,f)；步骤六，距离补偿：对频率变标后的数据s₉(f_τ,f)进行距离向IFFT，将变换后的数据 s₁₀(τ,f)与距离补偿因子H_RF(τ,f)相乘，得到数据s₁₁(τ,f)；步骤七，方位补偿：将距离补偿后的数据s₁₁(τ,f)与方位补偿因子H_AF(τ,f)相乘，得到数据s₁₂(τ,f)；步骤八，一致补偿：对方位补偿后的数据s₁₂(τ,f)进行距离向FFT，将变换后的数据s₁₃(f_τ,f)与一致补偿因子H_BV(f_τ,f)相乘，得到数据s₁₄(f_τ,f)；对一致补偿后的数据s₁₄(f_τ,f)进行方位向IFFT，得到最终的SAR图像。