本发明专利技术属于雷达信号处理领域，公开了一种弹载SAR子孔径前斜视高阶非线性调频变标成像方法，其利用子孔径数据实现弹载SAR前斜视高阶非线性调频变标成像，可用于机载、弹载平台SAR成像。其主要步骤为：（1）对回波信号进行距离脉压和时域走动校正；（2）将信号变到二维频域进行频域徙动校正和二次压缩并补偿方位向的高次相位；（3）在方位频域引入高阶非线性调频变标扰动因子，校正多普勒调频率和方位向高次项的空变；（4）通过谱分析处理将图像聚焦在方位频域上。本发明专利技术解决了距离方位的解耦合以及时域校正走动而带来的方位聚焦深度问题，其方法能够适应不同的场景及高分辨率要求，也可用于地图测绘等领域。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于雷达信号处理领域，公开了一种弹载SAR子孔径前斜视高阶非线性调频变标成像方法，其利用子孔径数据实现弹载SAR前斜视高阶非线性调频变标成像，可用于机载、弹载平台SAR成像。其主要步骤为：（1）对回波信号进行距离脉压和时域走动校正；（2）将信号变到二维频域进行频域徙动校正和二次压缩并补偿方位向的高次相位；（3）在方位频域引入高阶非线性调频变标扰动因子，校正多普勒调频率和方位向高次项的空变；（4）通过谱分析处理将图像聚焦在方位频域上。本专利技术解决了距离方位的解耦合以及时域校正走动而带来的方位聚焦深度问题，其方法能够适应不同的场景及高分辨率要求，也可用于地图测绘等领域。【专利说明】弹载SAR子孔径前斜视高阶非线性调频变标成像方法
本专利技术属于雷达信号处理领域，涉及一种弹载SAR子孔径前斜视高阶非线性调频变标成像方法，其利用子孔径数据实现弹载SAR前斜视高阶(三阶及其以上)非线性调频变标成像，可用于机载、弹载平台SAR成像。
技术介绍
随着合成孔径雷达成像技术的发展，将合成孔径雷达(SAR)与精确制导技术相结合的弹载SAR已成为近年的研究热点。由于弹载SAR需要高分辨率以获得更多的目标信息，使目标的形状和精细结构更清晰地呈现出来，从而大大提高对目标的识别能力和精确打击能力；而在军事上，弹载SAR通常在侦查完后还需完成攻击，为了保证导弹具备一定的转弯机动时间，弹载SAR —般需在前斜视的情况下成像；另一方面，在适当损失分辨率的代价下，与全孔径数据相比，使用子孔径数据进行相干处理，能简化处理流程、减小运动补偿复杂度、计算量和存储量，以实现快视成像。因此，对于采用子孔径的前斜视高分辨率的弹载SAR成像研究具有重要意义。近年来，国内主要从提高斜视模型近似精度以及距离徙动校正的精度来开展前斜视的成像研究，在方位时域引入扰动因子来校正方位调频率空变问题，但是这些方法并不适用于高速运动弹载平台前斜视子孔径的成像处理。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种弹载SAR子孔径前斜视高阶非线性调频变标成像方法，能够解决距离方位的解I禹合以及时域校正走动而带来的方位聚焦深度问题，提高成像精度，改善了边缘点的聚焦效果，扩大了成像场景。本专利技术的主要思路是:(1)对回波信号进行距离脉压和时域走动校正；(2)将信号变到二维频域进行频域徙动校正和二次压缩并补偿方位向的高次相位；(3)在方位频域引入高阶非线性调频变标扰动因子，校正多普勒调频率和方位向高次项的空变；(4)通过谱分析处理将图像聚焦在方位频域上。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现。—种弹载SAR子孔径前斜视高阶非线性调频变标成像方法，其弹载SAR工作在条带模式，弹载平台高度为H，以速度V沿X轴匀速直线飞行，Θ ^为波束射线指向的斜视角，R0为波束中心线扫过目标时的斜距，tm为方位慢时间，以弹载平台位于O点的时刻为方位慢时间的起点，Rb为场景中某一点目标与弹载SAR的最近距离；点目标到弹载SAR的瞬时斜距为= J(J^CC)SW +(/?丨,sini1" —(v’/m — ,其中 Xn=Vtn, 1^为天线波束中心穿越目标点的时刻；其特征在于，包括以下步骤:步骤1，假设弹载SAR发射的是线性调频信号，则其基频回波信号为StlU" tm)，其中仁为距离快时间，tm为方位慢时间；步骤2，对基频回波信号StlU" tm)进行距离向傅里叶变换处理，得到距离频域方位时域信号S1 (fr, tm)，其中f；为距离频率；步骤3，对距离频域方位时域信号S1 (f；，tm)进行距离向脉冲压缩处理，得到距离脉压信号S2 (fr, tm)；步骤4，对距离脉压信号S2(f；，tm)进行线性距离走动校正，得到线性距离走动校正后的信号S3(f；，tm);步骤5，采用驻定相位原理，对线性距离走动校正后的信号S3 (f；，tm)作方位向傅里叶变换，得到二维频域信号S4 (f；，fa)，其中fa为方位频率；步骤6，对二维频域信号S4(f；，fa)进行距离弯曲校正和二次距离压缩，得到解耦后的二维频域信号S5 (fr, fa)，然后对解耦后的二维频域信号S5 (fr, fa)进行距离向逆傅里叶变换，得到距离时域方位频域信号S6(t" fa)；步骤7，对距离时域方位频域信号S6(t" fa)在fa=0处进行方位向五阶泰勒级数展开，并对方位向四阶、五阶相位进行补偿，得到补偿完方位向四阶、五阶相位的距离时域方位频域信号S9(H)；步骤8，对补偿完方位向四阶、五阶相位的距离时域方位频域信号S9(t"fa)作方位向逆傅里叶变换，得到补偿完方位向四阶、五阶相位的时域信号Sltl(U tm)，【权利要求】1.一种弹载SAR子孔径前斜视高阶非线性调频变标成像方法，其弹载SAR工作在条带模式，弹载平台高度为H，以速度V沿X轴匀速直线飞行，Qtl为波束射线指向的斜视角，Rtl为波束中心线扫过目标时的斜距，^为方位慢时间，以弹载平台位于O点的时刻为方位慢时间的起点，Rb为场景中某一点目标与弹载SAR的最近距离；点目标到弹载SAR的瞬时斜距为 2.根据权利要求1所述的弹载SAR子孔径前斜视高阶非线性调频变标成像方法，其特征在于，步骤4对距离脉压信号S2 (fr, tm)进行线性距离走动校正，得到线性距离走动校正后的信号S3 (fr, tm)， 其中，校正函数Hjfr, tj为 3.根据权利要求1所述的弹载SAR子孔径前斜视高阶非线性调频变标成像方法，其特征在于，步骤5对线性距离走动校正后的信号S3(f；，tm)作方位向傅里叶变换，得到二维频域信号 S4 (fr，fa), 4.根据权利要求3所述的弹载SAR子孔径前斜视高阶非线性调频变标成像方法，其特征在于，步骤6的具体子步骤为: (6a)对二维频域信号S4(fr，fa)中的根式 5.根据权利要求4所述的弹载SAR子孔径前斜视高阶非线性调频变标成像方法，其特征在于，步骤7的具体子步骤为: (7a)对S6 (U fa)在fa=0处进行五阶泰勒级数展开，得S7 (t" fa) 6.根据权利要求1所述的弹载SAR子孔径前斜视高阶非线性调频变标成像方法，其特征在于，步骤9的具体子步骤为: (9a)消除调频率和相位的误差，即消除kSA#n、和kSATtn项，在频域引入方位高阶非线性调频变标扰动因子Hms，其中p、q为待定量 【文档编号】G06F19/00GK103901428SQ201410122328【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2014年3月28日 【专利技术者】梁毅, 李震宇, 马倩, 邢孟道, 王虹现 申请人:西安电子科技大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种弹载SAR子孔径前斜视高阶非线性调频变标成像方法，其弹载SAR工作在条带模式，弹载平台高度为H，以速度v沿X轴匀速直线飞行，θ0为波束射线指向的斜视角，R0为波束中心线扫过目标时的斜距，tm为方位慢时间，以弹载平台位于O点的时刻为方位慢时间的起点，RB为场景中某一点目标与弹载SAR的最近距离；点目标到弹载SAR的瞬时斜距为R(tm)=(R0cosθ0)2+(R0sinθ0-(vtm-Xn))2,]]>其中Xn=vtn，tn为天线波束中心穿越目标点的时刻；其特征在于，包括以下步骤：步骤1，弹载SAR发射的是线性调频信号，则其基频回波信号为S0(tr,tm)，其中tr为距离快时间，tm为方位慢时间；步骤2，对基频回波信号S0(tr,tm)进行距离向傅里叶变换处理，得到距离频域方位时域信号S1(fr,tm)，其中fr为距离频率；步骤3，对距离频域方位时域信号S1(fr,tm)进行距离向脉冲压缩处理，得到距离脉压信号S2(fr,tm)；步骤4，对距离脉压信号S2(fr,tm)进行线性距离走动校正，得到线性距离走动校正后的信号S3(fr,tm)；步骤5，采用驻定相位原理，对线性距离走动校正后的信号S3(fr,tm)作方位向傅里叶变换，得到二维频域信号S4(fr,fa)，其中fa为方位频率；步骤6，对二维频域信号S4(fr,fa)进行距离弯曲校正和二次距离压缩，得到解耦后的二维频域信号S5(fr,fa)，然后对解耦后的二维频域信号S5(fr,fa)进行距离向逆傅里叶变换，得到距离时域方位频域信号S6(tr,fa)；步骤7，对距离时域方位频域信号S6(tr,fa)在fa=0处进行方位向五阶泰勒级数展开，并对方位向四阶、五阶相位进行补偿，得到补偿完方位向四阶、五阶相位的距离时域方位频域信号S9(tr,fa)；步骤8，对补偿完方位向四阶、五阶相位的距离时域方位频域信号S9(tr,fa)作方位向逆傅里叶变换，得到补偿完方位向四阶、五阶相位的时域信号S10(tr,tm)，其中函数Br为发射信号的频带，wa(·)为方位窗函数，tr为距离快时间，tm为方位慢时间，c为光速，exp(·)为指数函数，tn为天线波束中心穿越目标点的时刻，R0为波束中心线扫过目标时的斜距，为常数项，fDR为多普勒调频率，fDT为方位向三次项系数；对fDR和fDT分别作泰勒级数展开得fDR≈fDRref+kSACtn+kTACtn2fDT≈fDTref+kSATtn]]>其中fDRref为多普勒调频率的参考值，kSACtn为多普勒调频率的一阶空变项，为多普勒调频率的二阶空变项，fDTref为方位三次相位的参考值，kSATtn为方位三次相位的一阶空变项；提取为多普勒调频率的一阶空变项kSACtn、多普勒调频率的二阶空变项为方位三次相位的一阶空变项kSATtn；步骤9，对补偿完方位向四阶、五阶相位的距离时域方位频域信号S9(tr,fa)引入用于消除多普勒调频率的一阶空变项kSACtn、多普勒调频率的二阶空变项和方位三次相位的一阶空变项kSATtn的方位高阶非线性变标扰动因子Hncs以消除调频率和相位的误差，再对引入方位高阶非线性变标扰动因子Hncs后的回波信号进行方位向逆傅里叶变换，得到消除方位空变后的时域信号S11(tr,tm)；步骤10，消除方位空变后的时域信号S11(tr,tm)中含有因引入方位高阶非线性调频变标扰动因子Hncs产生的高次相位，对消除方位空变后的时域信号S11(tr,tm)补偿剩余高次相位，其方位剩余高次相位补偿因子Hamz为Hamz=exp(jπKSAC3tm3-jπKTAC6tm4)]]>将消除方位空变后的时域信号S11(tr,tm)与方位剩余高次相位补偿因子Hamz相乘，得到补偿完方位剩余高次相位的时域信号S12(tr,tm)；步骤11，对补偿完方位剩余高次相位的时域信号S12(tr,tm)进行方位向的去斜处理，然后作方位向傅里叶变换，得到方位频域聚焦信号S13(tr,fa)，从而将图像聚焦在方位频域上。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：梁毅，李震宇，马倩，邢孟道，王虹现，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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