基于虚拟天线的前视阵列SAR高分辨成像方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于虚拟天线的前视阵列SAR高分辨成像方法，首先获取回波信号；根据雷达参数构造参考信号；参考信号与回波信号的共轭进行卷积，得到脉冲压缩之后的信号；然后根据脉冲压缩之后的信号检测出后向散射特性强的目标；构造虚拟天线，并构造出虚拟天线接收到的强后向散射点的信号；最后利用后向投影成像算法得到高分辨率图像；本发明专利技术提供的方法利用极少回波数据对强散射点进行高方位分辨率成像，且不受场景是否稀疏的限制；构造虚拟天线，并构造出虚拟天线应该接收到的强后向散射点的信号，与传统的成像方法相比，在前视SAR成像中，该方法能显著提高强散射点的方位向分辨率。

【技术实现步骤摘要】
基于虚拟天线的前视阵列SAR高分辨成像方法及系统
本专利技术涉及雷达成像
，特别是基于虚拟天线的前视阵列SAR高分辨成像方法。
技术介绍
合成孔径雷达的成像处理方法是研究领域的重要问题之一，高精度合成孔径雷达图像对于提高SAR干涉相位提取精度、图像识别精度，以及扩展合成孔径雷达应用范围具有重要意义。为了克服后向投影算法运算量大的问题，满足实际合成孔径雷达数据处理的需要，目前一般可以采用FPGA或GPU等并行技术提高处理效率。在对实际合成孔径雷达数据进行成像时，需要处理的数据量很大，目前的FPGA和GPU平台的内存无法满足SAR实际成像处理应用的要求，影响了后向投影算法在实际中的应用。合成孔径雷达(SAR)可以对飞机飞行轨迹两侧成像，但是无法对飞行路线前方成像。前视合成孔径雷达发(FSAR)通过在飞机上放置天线阵列，通过阵列模拟SAR的工作模式，对飞机飞行路径的前方区域成像。由于阵列长度受到飞机尺寸的限制，导致通过原始回波成像结果在方位向具有很低的分辨率；目前提高前视SAR方位向分辨率的方法主要为基于压缩感知的成像算法。传统SAR成像算法无法得到前视SAR的高分辨率图像，基于压缩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于虚拟天线的前视阵列SAR高分辨成像方法，其特征在于：包括以下步骤：获取回波信号；根据雷达参数构造参考信号；参考信号与回波信号的共轭进行卷积，得到脉冲压缩之后的信号；根据脉冲压缩之后的信号检测出后向散射特性强的目标；构造虚拟天线，并构造出虚拟天线接收到的强后向散射点的信号；利用后向投影成像算法得到高分辨率图像。

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟天线的前视阵列SAR高分辨成像方法，其特征在于：包括以下步骤：获取回波信号；根据雷达参数构造参考信号；参考信号与回波信号的共轭进行卷积，得到脉冲压缩之后的信号；根据脉冲压缩之后的信号检测出后向散射特性强的目标；构造虚拟天线，并构造出虚拟天线接收到的强后向散射点的信号；利用后向投影成像算法得到高分辨率图像。2.如权利要求1所述的基于虚拟天线的前视阵列SAR高分辨成像方法，其特征在于：所述脉冲压缩信号是将回波信号变换到频域，再与参考信号的共轭变换到频域之后相乘来实现的，具体过程如下：所述回波信号进行傅里叶变换得到回波频域信号：其中，Srif(f)表示回波频域信号；所述参考信号取共轭之后进行傅里叶变换得到参考频域信号：其中，Srf0(f)表示参考频域信号；将式回波频域号与参考频域信号相乘，即得到脉冲压缩频谱信号：其中，Scif(f)表示脉冲压缩频谱信号；对脉冲压缩频谱信号进行逆傅里叶变换，得到脉冲压缩信号：其中，Sci(t)表示脉冲压缩信号；对脉冲压缩信号处理后得到以下公式的所述的信号作为最终脉冲压缩信号：其中，Sbi(t)表示用于相干叠加的脉冲压缩信号。3.如权利要求1所述的基于虚拟天线的前视阵列SAR高分辨成像方法，其特征在于：所述虚拟天线的构造按照以下步骤进行：(1)在回波信号进行距离向脉冲压缩之后，检测两根接收天线上具有强后向散射的目标，并得到该目标到发射天线和接收天线总距离；(2)根据目标到发射天线和接收天线总距离得到实际目标位置；(3)在实际接收天线所在直线上，按照接收天线的间隔，等间隔虚拟设置虚拟天线的数量，计算目标位置到虚拟天线之间的距离；(4)根据目标位置到虚拟天线之间的距离，按照以下公式根据以下回波信号模型产生虚拟天线的接收信号：其中，Secho(t，R)为距离是R的回波信号，再通过BP成像得到区域图像。4.如权利要求1所述的基于虚拟天线的前视阵列SAR高分辨成像方法，其特征在于：所述虚拟天线接收到的强后向散射点的信号的构造是通过CFAR检测来实现的，具体步骤为：(1)设置阈值单元和保护单元，其中，阈值单元为选取杂波的单元，保护单元是指在选取的目标点周围的单元；(2)设置自适应阈值，将保护单元内信号的能量相加得到保护单元的信号能量，根据信号能量和阈值单元提供的阈值按照以下公式计算自适应阈值；其中，Tauto为自适应阈值，E为阈值单元到保护单元这一范围内的信号能量，N为阈值单元到保护单元这一范围的单元个数，Ti为输入的阈值；(3)将每个点的能量与阈值作比较，得到检测结果，具体如下：判断检测点的信号能量是否大于自适应阈值，若大于，则表示检测到目标，否则表示没有检测到目标；(4)遍历所有点，得到所有检测得到的目标。5.如权利要求1所述的基于虚拟天线的前视阵列SAR高分辨成像方法，其特征在于：还包括对相邻位置的目标进行聚合，具体方法如下：(1)获取检测结果，判断检测点与相邻检测点之间间隔，若间隔在预设范围内，则判定两个相邻检测点为同一目标，将其能量值和位置对应存储起来；(2)找出属于同一目标的所有检测到的点，从这些点中找到能量最大的点，将其确定为聚合之后的点；(3)遍历所有点得到所有聚合结果。6.如权利要求1所述的基于虚拟天线的前视阵列SAR高分辨成像方法，其特征在于：所述目标位置是按照以下步骤来得到的：建立平面直角坐标系，所述坐标系的x轴位于所述天线所在直线，所述天线和目标所在平面为坐标面，所述坐标系的原点为发射天线；在检测之后，获取检测到的目标到发射天线和接收天线1的总距离为：R1＝Rt+Rr1检测到的目标到发射天线和接收天线2的总距离为：R2＝Rt+Rr2其中，R1表示检测到的目标到发射天线和接收天线1的总距离；R2表示检测到的目标到发射天线和接收天线2的总距离；Rr1表示检测到的目标到接收天线1的距离；Rr2表示检测到的目标到到接收天线2的距离；建立以第一接收天线1和发射天线为焦点，以R1为长轴的第一椭圆；建立以第二接收天线2和发射天线为焦点，以R2为长轴的第二椭圆；第一接收天线1与第二接收天线2之间应相距最远；若取两接收天线坐标为(-L/2，0)和(L/2，0)，则第一和第二椭圆的方程为：联立第一和第二椭圆方程，计算出目标位置(xp，yp)。7.如权利要求1所述的基于虚拟天线的前视阵列SAR高分辨成像方法，其特征在于：所述虚拟天线的设置按照以...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱江，王开民，黄少寅，张自文，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51