基于全解析距离模型的一站固定式双站SAR成像方法技术

本发明专利技术公开了一种基于全解析距离模型的一站固定式双站SAR成像方法。本发明专利技术步骤如下：1、准确的构建一站固定式双站SAR系统几何模型，并得到回波信号；2、在距离频域对信号进行距离向的预处理；3、根据距离向处理的结果，构建出新的全解析距离模型，能够准确地描述处在相同距离单元上，沿方位向分布的点目标与接收机的中心距离之间的方位空变特性；4、根据新的全解析距离模型，对复杂的多普勒相位的方位空变特性进行更精确的建模，再利用ENLCS算法实现方位均衡，最后设计滤波器进行方位压缩，获得最终的聚焦图像。本发明专利技术在处理大斜视一站固定式双站SAR的高分辨率回波数据具有更好的聚焦效果。

【技术实现步骤摘要】
基于全解析距离模型的一站固定式双站SAR成像方法
本专利技术属于信号处理领域，涉及一站固定式双站合成孔径雷达的高分辨率成像处理算法，具体是在距离向处理的基础上提出一种全新的方位全解析距离模型，准确的描述了多普勒相位的方位空变特性，，并由此改进了在方位向应用ENLCS(ExtendedNonlinearChirpScaling)算法进行成像处理的方法。
技术介绍
通过信号处理技术来构建一个等效长天线的思想称为合成孔径雷达(SAR,SyntheticApertureRadar)。在遥感中，SAR借助机载或星载平台获得地表图像，这一过程是通过雷达波束沿着与传感器运动适量近乎垂直或具有较大夹角的方向发射相位调制脉冲，接收并记录经地表反射后的回波完成的。SAR技术的运用不仅能实现传统雷达测距的功能，而且可以全天时、全天候、多维度、高分辨的对地进行观测成像。因此，在很多的军用和民用领域，高分辨率的SAR成像技术已经取得了广泛应用，成为对地观测最重要的手段之一。一站固定式双站SAR虽然相对容易部署，但其成像处理却较为复杂。其原因在于发射机与接收机之间相对位置随方位向时间变化，导致其回波具有更为复杂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于全解析距离模型的一站固定式双站SAR成像方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1、构建一站固定式双站SAR系统的几何模型，得到回波信号，并对其进行距离向的傅里叶变换；步骤2、在距离频域和方位时域对信号进行LRWC处理，在距离频域和方位频域进行SRC和bulk RCMC处理；步骤3、根据距离向处理的结果，构建新的全解析距离模型，描述SAR信号的方位空变特性，即描述点目标到接收雷达平台的距离之间的方位空变特性；步骤4、根据新的全解析距离模型，对多普勒相位的方位空变特性进行建模，利用ENLCS算法实现方位均衡，最后设计滤波器进行方位压缩，获得最终的聚焦图像。

【技术特征摘要】
1.基于全解析距离模型的一站固定式双站SAR成像方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1、构建一站固定式双站SAR系统的几何模型，得到回波信号，并对其进行距离向的傅里叶变换；步骤2、在距离频域和方位时域对信号进行LRWC处理，在距离频域和方位频域进行SRC和bulkRCMC处理；步骤3、根据距离向处理的结果，构建新的全解析距离模型，描述SAR信号的方位空变特性，即描述点目标到接收雷达平台的距离之间的方位空变特性；步骤4、根据新的全解析距离模型，对多普勒相位的方位空变特性进行建模，利用ENLCS算法实现方位均衡，最后设计滤波器进行方位压缩，获得最终的聚焦图像。2.根据权利要求1所述的基于全解析距离模型的一站固定式双站SAR成像方法，其特征在于步骤1具体实现如下：1-1.构建一站固定式双站SAR系统的几何模型，以接收机初始时刻位置点在地面的投影为原点构建空间坐标系，点P0(x0,y0，0)位于场景中心，P(x,y,0)为成像区域内的任意一点；固定发射机的位置为(xT,yT,hT)，接收机以固定速度vR沿着y轴正上方飞行，当其中心波束穿越点目标P时，位置为(xR,yR,hR)；点目标P(x,y,0)到发射机和接收机的距离历程分别为：其中，ta为方位慢时刻，rRc和θR分别为点目标P(x,y,0)在波束中心时间ta＝tc时刻到接收机的斜距和斜视角，rTc是点目标与固定发射机之间的波束中心距离，vR是接收机的飞行速度；双站瞬时斜距为RR(ta；rRc,tc)和RT的和，将其在ta＝tc处进行泰勒级数展开至四次项：其中，rBc＝rRc+rTc为ta＝tc时的收发中心距离和，且假设发射信号为线性调频信号，那么解调至基带的回波信号为：其中，τ是距离快时间，wr(·)和wa(·)分别是距离和方位包络；Ta是合成孔径时间，c是光速，fc是载波频率，Kr是距离调频率；1-2.根据驻定相位原理对公式(4)进行距离向傅里叶变换，忽略公式(4)中信号的幅度，可得信号在距离频域-方位时域的表达式：其中，fr是距离频率。3.根据权利要求2所述的基于全解析距离模型的一站固定式双站SAR成像方法，其特征在于步骤2具体实现如下：2-1.首先在距离频域方位时域进行距离去走动处理，去除线性RCM和主要的距离方位耦合，构建如下滤波器，将公式(6)与公式(5)相乘，即可完成LRWC，得到从公式(6)和(7)能够看出，对于任意点目标而言，由信号相位中的方位时间的一次项所表示的线性距离徙动已被完全去除，而遗留的只有少量的高次距离弯曲，所以距离-方位之间的绝大部分耦合也已明显被去除；除此之外，LRWC还去除了方位信号中的多普勒中心频率，有利于在方位向处理中对点目标进行准确地聚焦和定位；2-2.利用MSR将信号转换到二维频域，得到：其中：其中，χ0是方位调制项信号，χ1表示点目标的距离变化，主要是剩余距离的高次RCM，χ2是二次距离压缩项，χ3和χ4是距离-方位的高次耦合项；对于剩余的RCM和距离-方位耦合项，进行一致RCMC和SRC处理；在场景中心点构建距离压缩函数如下：其中：其中：其中，rRcref是场景中心点到接收机单程的中心距离；将公式(10)、公式(11)与公式(8)相乘，即可完成bulkRCMC和SRC，忽略其误差得到：观察公式(14)，经过距离徙动校正之后，点目标的初始双站斜距之和都发生了方位空变的距离偏移，即rLRWC＝rBc–k1tc，因此，上述距离处理使得处在同一距离单元上的点目标具有不同的初始收发距离之和。4.根据权利要求3所述的基于全解析距离模型的一站固定式双站SAR成像方法，其特征在于步骤3具体实现如下：3-1.对公式(14)进行距离向逆傅里叶变换后，信号变为：由于，发射机的位置是固定不变的，所以经过上述距离向的处理之后，在同一个收发距离之和的距离单元上的点目标到接收机的中心距离是方位空变的；结合(3)，可以联想到(15)表示的多普勒相位也是方位空变的；因此，在进行方位聚焦之前，必须对方位空变的多普勒相位进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟华，张艳军，叶宗奇，刘静，陈国瑾，严爱博，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33