本发明专利技术公开了一种具有恒定加速度的合成孔径雷达二维频域成像方法，本发明专利技术的方法根据具有恒定加速度的SAR平台运动及回波特点，首先推导出回波的精确二维频谱解析表达式，在此基础上提出了一种二维频域成像方法。本发明专利技术方法所推导的回波二维频谱没有忽略空变，因而更加精确；其次提出将二维频域插值应用在具有恒定加速度的SAR聚焦成像算法中，有效地解决了该模式SAR回波精确聚焦成像过程中方位向存在严重空变和大斜视成像等关键问题；最后本发明专利技术的方法将目标直接聚焦在地面正交坐标系上，且无明显几何扭曲，成像之后的后续图像处理负担小。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，本专利技术的方法根据具有恒定加速度的SAR平台运动及回波特点，首先推导出回波的精确二维频谱解析表达式，在此基础上提出了一种二维频域成像方法。本专利技术方法所推导的回波二维频谱没有忽略空变，因而更加精确；其次提出将二维频域插值应用在具有恒定加速度的SAR聚焦成像算法中，有效地解决了该模式SAR回波精确聚焦成像过程中方位向存在严重空变和大斜视成像等关键问题；最后本专利技术的方法将目标直接聚焦在地面正交坐标系上，且无明显几何扭曲，成像之后的后续图像处理负担小。【专利说明】
本专利技术属于合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)成像
,具体涉及一种。
技术介绍
合成孔径雷达是一种全天时、全天候的现代高分辨率微波遥感成像雷达，在地形测绘、植被分析、海洋及水文观测、环境及灾害监视、资源勘探以及地壳微变检测等领域，SAR发挥了越来越重要的作用。常规的SAR雷达都假设平台工作在匀速直线飞行的模式下，但是在一些特殊的应用场合下，平台机动性强，明显偏离匀速直线运动状态，会导致SAR在方位向的采样不均匀，并使回波方位向出现严重空变，从而导致传统的SAR算法不能适用具有恒定加速度的SAR成像的需求。在文献“基于恒加速度模型的斜视SAR成像CA-ECS算法，电子学报，2006年第9期，1595-1599”中，导出 了 Extended Chirp Scaling相位补偿因子的数学表达式，提出了一种CA-ECS算法，该算法的相位因子包含多个方向速度和加速度参数，但是该算法仍然忽略了该模式中方位向的空变，只能适用于较小场景的成像；在文献“An efficientimaging algorithm for missile-borne side-looking SAR^ (IET International RadarConference, 2009:1-4)中，首先在回波信号距离和方位二维时域进行线性距离走动校正，然后结合序列反转的方法，根据驻定相位原理推导经过距离走动校正后的信号的二维频谱，之后在二维频域通过简单的相位相乘进行距离压缩和二次距离压缩(Second RangeCompressing, SRC),最后在距离多普勒域完成方位压缩。该方法可以看成是简化的距离多普勒方法，虽然效率较高，但是其忽略了距离弯曲(即距离徒动中的高次项)，而仅仅进行了线性距离走动校正，并且在距离走动校正、距离压缩和二次距离压缩过程中均忽略了信号的空变，导致算法误差大、聚焦深度小；在文献“基于双曲线性修正斜距模型的弹载SAR成像方法，系统工程与电子技术，2013年第6期，1168-1176”中，针对具有下降加速度的弹载SAR，通过构造双曲函数形式的斜距表达式并引入线性修正因子，提出了一种类似距离-多普勒的成像方法，但是该方法仍然忽略了系统沿方位向的空变性，不能够对方位范围较大的场景进行成像。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的缺陷，提出了一种适合具有恒定加速度的合成孔径雷达的回波成像方法。本专利技术的技术方案为:一种，具体包括如下步骤:S1.计算回波信号的二维频谱，具体过程如下:Sll.回波信号建模；设SAR对前斜视区域进行成像，平台的速度为F = (0，v,，-vz)，加速度为3 = (()，《,,-"；)，设SAR发射的为线性调频脉冲，则回波经过解调后得到的基带回波Secho ( τ，η)表示为:【权利要求】1.一种，具体包括如下步骤: S1.计算回波信号的二维频谱，具体过程如下: S11.回波信号建模； 设SAR对前斜视区域进行成像，平台的速度为 【文档编号】G06F19/00GK103852761SQ201410090415【公开日】2014年6月11日 申请日期:2014年3月12日 优先权日:2014年3月12日 【专利技术者】武俊杰, 张强辉, 杨建宇, 黄钰林, 杨海光, 李中余 申请人:电子科技大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有恒定加速度的合成孔径雷达二维频域成像方法，具体包括如下步骤：S1.计算回波信号的二维频谱，具体过程如下：S11.回波信号建模；设SAR对前斜视区域进行成像，平台的速度为加速度为设SAR发射的为线性调频脉冲，则回波经过解调后得到的基带回波Secho(τ,η)表示为：Secho(τ,η)=wr(τ-2R(η)c)wa(η)exp{jπKr[τ-R(η)]2}exp(-j4πλR(η))---(1)]]>其中，wr(·)和wa(·)分别表示距离向和方位向窗函数，τ和η分别表示快时间变量和慢时间变量，Kr表示发射脉冲调频斜率，λ表示载波波长，R(η)为目标距离历史：R(η)=x2+(y-vyη-1/2ayη2)2+(H0-vzη-1/2azη2)2---(2)]]>其中，x、y分别为点目标的x轴和y轴坐标，H0为场景中心点目标被SAR波束中心穿越时刻SAR平台的高度，vy、ay、vz和az分别表示SAR平台的y轴速度分量、y轴加速度分量、z轴速度分量相反数和z轴加速度分量相反数；S12.对回波信号进行距离向傅里叶变换，即，根据驻定相位原理，对式(1)进行距离向傅里叶变换并略去窗函数可得Secho(fτ,η)=exp(-jπfτ2Kr)exp(-j4πc(fτ+f0)R(η))---(3)]]>其中，fτ、c和f0分别表示距离频率、光速和载频；S13.进行方位向傅里叶变换获得回波信号的二维频谱表达式；对步骤S12的结果进行方位向傅里叶变换，即，S2df(fτ,fη)=∫Secho(fτ,η)exp(-j2πfηη)dη=∫exp(jΨ)dη---(4)]]>其中，Ψ=-πfτ2Kr-4πc(fτ+f0)R(η)-2πfηη---(5)]]>将R(η)关于η进行泰勒展开并保持到三阶项得到：R(η)≈R0+a1η+1/2a2η2+1/3a3η3 (6)其中，R0，a1，a2，a3分别为零阶、一阶、二阶和三阶的展开系数；将式(6)代入式（5）得：Ψ≈-πfτ2Kr-4πc(fτ+f0)(R0+a1η+1/2a2η2+1/3a3η3)-2πfηη---(7)]]>对式(7)求关于η的偏导数得：∂Ψ∂η=-2π[2c(fτ+f0)(a1+a2η+a3η2)+fη]---(8)]]>令式（8）等于零得到：-cfη2(fτ+f0)-a1=a2η+a3η2---(9)]]>对式(9)进行序列反转得到慢时间关于方位频率的表达式，即η(fη)=b1fra+b2fra2---(10)]]>其中，b1=a2-1,b2=-a3a23,fra=-cfη2(fτ+f0)-a1---(11)]]>根据驻定相位原理，将式（10）代入式(7)即可得到回波信号的二维频谱，即，Secho(fτ,fη)=exp{jΨ(η(fη))}=exp(-jπfτ2Kr)exp(-j2πfη(b1fra+b2fra2))×exp(-j4πc(fτ+f0)(R0+a1(b1fra+b2fra2)+12a2(b1fra+b2fra2)2+13a3(b1fra+b2fra2)3))=exp(-jπfτ2Kr)exp(-j2πΘ)---(12)]]>其中，Θ=2c(fτ+f0)(R0+a1(b1fra+b2fra2)+12a2(b1fra+b2fra2)2+13a3(b1fra+b2fra2)3)+fη(b1fra+b2fra2)---(13)]]>将式（12）关于场景中心目标位置坐标(x0,y0)，进行二维泰勒展开并忽略高阶项得Secho(fτ,fη)≈exp(-jπfπ2Kr)×exp{-j2π(C0+CxΔx+CyΔy)}---(14)]]>其中，C0=Θ|x=x0,y=y0Cx=∂Θ∂x|x=x0,...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：武俊杰，张强辉，杨建宇，黄钰林，杨海光，李中余，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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