基于偶次多项式逼近的SAR雷达成像分辨率确定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于偶次多项式逼近的SAR成像分辨率确定方法，其思路是：分别获取地面点目标A和点目标B的雷达回波信号，并分别做距离脉压处理，分别得到点目标A的距离频域方位时域信号和点目标B的距离频域方位时域信号，进而依次得到关于点目标A和点目标B的不包含幅度信息的相关函数，以及点目标A中不包含幅度信息的距离频域方位时域信号和点目标B中不包含幅度信息的距离频域方位时域信号后，得到关于点目标A和点目标B相关函数，进而得到关于点目标A和点目标B的不包含幅度信息的最终近似简化相关函数形式，并近似为仅包含偶次项的四次多项式相关函数，最后分别计算该四次多项式中的偶次项系数，得到SAR雷达成像的分辨率。

【技术实现步骤摘要】
基于偶次多项式逼近的SAR雷达成像分辨率确定方法
本专利技术属于雷达信号处理领域，特别涉及一种基于偶次多项式逼近的SAR雷达成像分辨率确定方法，适用于机载平台或星载平台的SAR雷达成像质量评估。
技术介绍
合成孔径雷达(SAR)成像技术属于高分辨率雷达成像技术，该技术通过在距离方向发射大带宽信号获得高分辨率，并通过在方位方向采用一个运动传感器，将该运动传感器模拟成一个长的天线阵列，以此获得方位方向上的较高分辨率。近半个世纪以来，SAR雷达成像理论和SAR雷达成像技术均得到很大发展，尤其SAR雷达成像技术得到了广泛应用，如遥感和地图测绘方面的广泛应用。分辨率是衡量SAR雷达成像质量的重要评价指标，通常根据SAR雷达所在场景中点目标冲激响应曲线的3dB主瓣宽度来计算SAR雷达成像分辨率其计算方法目前有后向投影(Backprojection,BP)方法和相关函数方法两种。后向投影方法的基本思想是，根据SAR雷达成像区域内每一个像素点到该SAR雷达天线各个孔径点之间的双程时延，将该SAR雷达回波信号的相应时延曲线进行相干叠加，求取相干叠加后的SAR雷达回波信号幅度，进而得到所求点目标的后向散射强度，从而实现整个SAR雷达成像区域的聚焦成像；该方法虽计算精确度高，但计算效率不高。相关函数方法是一种有效的分辨率分析方法，可以用来计算SAR雷达成像分辨率。由于该相关函数方法的表现形式为二维积分形式，使得难以获取该相关函数的解析表达式，而直接对该相关函数进行数值计算虽能得到SAR雷达成像分辨率，但计算效率低，并且该相关函数方法的计算量与其精确度成正比。针对这个问题，现有技术公开了一种基于距离与方位分离处理的分辨率分析方法，该方法虽然计算效率高，但由于考虑到其距离与方位的耦合严重，使得二维分离处理可能会带来较大的计算误差。
技术实现思路
针对以上现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提出一种基于偶次多项式逼近的SAR雷达成像分辨率确定方法，该方法不仅计算精度高、计算效率高，而且还适用于机载平台或星载平台的SAR雷达成像质量评估。一种基于偶次多项式逼近的SAR雷达成像分辨率确定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，分别获取地面点目标A和点目标B的雷达回波信号，并分别做距离脉压处理，分别得到点目标A的距离频域方位时域信号SA(fr,ta)和点目标B的距离频域方位时域信号SB(fr,ta)，进而分别得到点目标A中不包含幅度信息的距离频域方位时域信号和点目标B中不包含幅度信息的距离频域方位时域信号ta表示方位慢时间，fr表示距离向频率；步骤2，根据点目标A的距离频域方位时域信号SA(fr,ta)和点目标B的距离频域方位时域信号SB(fr,ta)，得到关于点目标A和点目标B的相关函数χ(A,B)，并根据点目标A中不包含幅度信息的距离频域方位时域信号和点目标B中不包含幅度信息的距离频域方位时域信号依次得到关于点目标A和点目标B的不包含幅度信息的相关函数和关于点目标A和点目标B的不包含幅度信息的近似简化相关函数进而依次得到关于点目标A和点目标B的不包含幅度信息的近似简化相关函数形式χ(△r)和关于点目标A和点目标B的不包含幅度信息的最终近似简化相关函数形式其中，△r表示地面点目标A和点目标B之间的距离；步骤3，将关于点目标A和点目标B的不包含幅度信息的最终近似简化相关函数形式近似为仅包含偶次项的四次多项式相关函数且，并分别计算得到地面点目标A和点目标B之间的距离△r的0次系数a0、2次系数a2和4次系数a4；步骤4，分别根据地面点目标A和点目标B之间的距离△r的0次系数a0、2次系数a2和4次系数a4，计算得到SAR雷达成像的分辨率ρ，其表达式为：其中，a0表示地面点目标A和点目标B之间的距离△r的0次系数，a2表示地面点目标A和点目标B之间的距离△r的2次系数，a4表示地面点目标A和点目标B之间的距离△r的4次系数。至此，基于偶次多项式逼近的SAR雷达成像分辨率确定方法基本完成。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。图1是本专利技术的引用地球固定坐标系下进行基于偶次多项式逼近的SAR雷达成像分辨率确定方法的几何结构图；其中，在地球固定坐标系中，点目标A和点目标B均位于地球表面，点目标A的坐标定义为(x0,y0,z0)，点目标B的坐标表示为(x0+△x,y0+△y,z0+△z)，从A指向B的向量定义为r，r＝(△x,△y,△z)，RAT表示发射机到点目标A的瞬时距离，RBT表示发射机到点目标B的瞬时距离，RAT表示RAT(ta)的单位向量，RAR表示接收机到点目标A的瞬时距离，RBR表示接收机到点目标B的瞬时距离，RAR表示RAR(ta)的单位向量，θ表示r和RAT之间的夹角，γ表示r和RAR之间的夹角；图2(a)表示轨道I位于近地点的分辨率的大小和方向示意图，图2(b)表示利用本专利技术方法计算轨道I位于近地点的分辨率相对计算误差示意图，图2(c)表示利用后向投影(BP)算法计算轨道I位于近地点的分辨率示意图；其中，黑色实线表示脉冲响应的3dB主瓣宽度；图3(a)表示轨道I位于赤道上空的分辨率的大小和方向示意图，图3(b)表示利用本专利技术方法计算轨道I位于赤道上空的分辨率相对计算误差示意图，图3(c)利用后向投影(BP)算法计算轨道I位于赤道上空的分辨率示意图；其中，黑色实线表示脉冲响应的3dB主瓣宽度；图4(a)表示轨道I位于远地点的分辨率的大小和方向示意图，图4(b)表示利用本方法计算轨道I位于远地点的分辨率的相对计算误差示意图，图4(c)表示利用后向投影(BP)算法计算轨道I位于远地点的分辨率示意图；其中，黑色实线表示脉冲响应的3dB主瓣宽度；图5(a)表示轨道II位于近地点的分辨率的大小和方向示意图，图5(b)表示利用本方法计算轨道II位于近地点的分辨率相对计算误差示意图，图5(c)表示利用后向投影(BP)算法计算轨道II位于近地点的分辨率示意图；其中，黑色实线表示脉冲响应的3dB主瓣宽度；图6(a)表示轨道II位于赤道上空的分辨率的大小和方向示意图，图6(b)表示利用本方法计算轨道II位于赤道上空的分辨率的相对计算误差示意图，图6(c)表示利用后向投影(BP)算法计算轨道II位于赤道上空的分辨率示意图；其中，黑色实线表示脉冲响应的3dB主瓣宽度；图7(a)表示轨道II位于远地点的分辨率的大小和方向示意图，图7(b)表示利用本方法计算轨道II位于远地点的分辨率的相对计算误差示意图，图7(c)表示利用后向投影(BP)算法计算轨道II位于远地点的分辨率示意图；其中，黑色实线表示脉冲响应的3dB主瓣宽度。具体实施方法参照图1，为本专利技术的引用地球固定坐标系下进行基于偶次多项式逼近的SAR雷达成像分辨率确定方法的几何结构图，该种基于偶次多项式逼近的SAR雷达成像分辨率确定方法，包括以下步骤：步骤1，分别获取地面点目标A和点目标B的雷达回波信号，并分别做距离脉压处理，分别得到点目标A的距离频域方位时域信号SA(fr,ta)和点目标B的距离频域方位时域信号SB(fr,ta)，进而分别得到点目标A中不包含幅度信息的距离频域方位时域信号和点目标B中不包含幅度信息的距离频域方位时域信号具体地，点目标A的距离频域方位时域信号S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于偶次多项式逼近的SAR雷达成像分辨率确定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，分别获取地面点目标A和点目标B的雷达回波信号，并分别做距离脉压处理，分别得到点目标A的距离频域方位时域信号SA(fr,ta)和点目标B的距离频域方位时域信号SB(fr,ta)，进而分别得到点目标A中不包含幅度信息的距离频域方位时域信号和点目标B中不包含幅度信息的距离频域方位时域信号步骤2，根据点目标A的距离频域方位时域信号SA(fr,ta)和点目标B的距离频域方位时域信号SB(fr,ta)，得到关于点目标A和点目标B的相关函数χ(A,B)，并根据点目标A中不包含幅度信息的距离频域方位时域信号和点目标B中不包含幅度信息的距离频域方位时域信号依次得到关于点目标A和点目标B的不包含幅度信息的相关函数和关于点目标A和点目标B的不包含幅度信息的近似简化相关函数进而依次得到关于点目标A和点目标B的不包含幅度信息的近似简化相关函数形式χ(△r)和关于点目标A和点目标B的不包含幅度信息的最终近似简化相关函数形式其中，△r表示地面点目标A和点目标B之间的距离；步骤3，将关于点目标A和点目标B的不包含幅度信息的最终近似简化相关函数形式近似为仅包含偶次项的四次多项式相关函数且，并分别计算得到地面点目标A和点目标B之间的距离△r的0次系数a0、2次系数a2和4次系数a4；其中，△r表示地面点目标A和点目标B之间的距离；步骤4，分别根据地面点目标A和点目标B之间的距离△r的0次系数a0、2次系数a2和4次系数a4，计算得到SAR雷达成像的分辨率ρ，其表达式为：ρ=2-a2-a22-4a4×(1-2/2)a02a4]]>其中，Br表示SAR雷达的发射信号带宽，Ta表示合成孔径时间，a0表示地面点目标A和点目标B之间的距离△r的0次系数，a2表示地面点目标A和点目标B之间的距离△r的2次系数，a4表示地面点目标A和点目标B之间的距离△r的4次系数，△r表示地面点目标A和点目标B之间的距离，且△r＝|r|，r表示点目标A指向点目标B的向量。...

【技术特征摘要】
1.一种基于偶次多项式逼近的SAR雷达成像分辨率确定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，分别获取地面点目标A和点目标B的雷达回波信号，并分别做距离脉压处理，分别得到点目标A的距离频域方位时域信号SA(fr,ta)和点目标B的距离频域方位时域信号SB(fr,ta)，进而分别得到点目标A中不包含幅度信息的距离频域方位时域信号和点目标B中不包含幅度信息的距离频域方位时域信号ta表示方位慢时间，fr表示距离向频率；步骤2，根据点目标A的距离频域方位时域信号SA(fr,ta)和点目标B的距离频域方位时域信号SB(fr,ta)，得到关于点目标A和点目标B的相关函数χ(A,B)，并根据点目标A中不包含幅度信息的距离频域方位时域信号和点目标B中不包含幅度信息的距离频域方位时域信号依次得到关于点目标A和点目标B的不包含幅度信息的相关函数和关于点目标A和点目标B的不包含幅度信息的近似简化相关函数进而依次得到关于点目标A和点目标B的不包含幅度信息的近似简化相关函数形式χ(△r)和关于点目标A和点目标B的不包含幅度信息的最终近似简化相关函数形式其中，△r表示地面点目标A和点目标B之间的距离；步骤3，将关于点目标A和点目标B的不包含幅度信息的最终近似简化相关函数形式近似为仅包含偶次项的四次多项式相关函数且，并分别计算得到地面点目标A和点目标B之间的距离△r的0次系数a0、2次系数a2和4次系数a4；步骤4，分别根据地面点目标A和点目标B之间的距离△r的0次系数a0、2次系数a2和4次系数a4，计算得到SAR雷达成像的分辨率ρ，其表达式为：其中，a0表示地面点目标A和点目标B之间的距离△r的0次系数，a2表示地面点目标A和点目标B之间的距离△r的2次系数，a4表示地面点目标A和点目标B之间的距离△r的4次系数。2.如权利要求1所述的一种基于偶次多项式逼近的SAR雷达成像分辨率确定方法，其特征在于，在步骤1中，所述点目标A的距离频域方位时域信号SA(fr,ta)和点目标B的距离频域方位时域信号SB(fr,ta)，其具体表达式分别为：其中，ta表示方位慢时间，fr表示距离向频率，XA表示波束中心扫过点目标A时的卫星位置，XB表示波束中心扫过点目标B时的卫星位置，fc表示载波频率，RAT(ta)表示发射机到点目标A的瞬时距离，RBT(ta)表示发射机到点目标B的瞬时距离，RAR(ta)表示接收机到点目标A的瞬时距离，RBR(ta)表示接收机到点目标B的瞬时距离，v表示卫星速度，c表示光速，Ar(·)表示距离频谱的包络，aa(·)表示相位包络。3.如权利要求1所述的一种基于偶次多项式逼近的SAR雷达成像分辨率确定方法，其特征在于，在步骤1中，所述点目标A中不包含幅度信息的距离频域方位时域信号和点目标B中不包含幅度信息的距离频域方位时域信号其具体表达式分别为：其中，ta表示方位慢时间，fr表示距离向频率，fc表示载波频率，RAT(ta)表示发射机到点目标A的瞬时距离，RBT(ta)表示发射机到点目标B的瞬时距离，RAR(ta)表示接收机到点目标A的瞬时距离，RBR(ta)表示接收机到点目标B的瞬时距离，c表示光速。4.如权利要求1所述的一种基于偶次多项式逼近的SAR雷达成像分辨率确定方法，其特征在于，在步骤2中，所述关于点目标A和点目标B的相关函数χ(A,B)，其表...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙光才，景国彬，王振东，陈溅来，邢孟道，
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