一种补偿调频连续波圆周SAR脉内运动的成像方法技术

本发明专利技术属于合成孔径雷达成像技术领域，公开了一种补偿调频连续波圆周SAR脉内运动的成像方法，本发明专利技术通过在成像过程中增加一个仅和调频连续波圆周SAR成像系统参数有关的判决过程来快速判定此系统在时域方法成像过程中是否可以忽略脉内运动，并指导选取合适的成像方法，若可以忽略脉内运动，采用脉冲体制圆周SAR时域方法来成像，反之，对于不能忽略脉内运动的情况，采用本发明专利技术的通过在距离域补偿脉内运动引起的距离偏移误差的时域方法来成像。本发明专利技术解决了调频连续波圆周SAR成像系统在时域方法成像过程中停‑走‑停近似不再有效以及是否可以忽略脉内运动的问题，实现了调频连续波圆周SAR时域方法高效高分辨成像。

An imaging method for compensating in-pulse motion of FMCW circular SAR

【技术实现步骤摘要】
一种补偿调频连续波圆周SAR脉内运动的成像方法
本专利技术属于合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar,SAR)成像
，涉及SAR时域成像方法中的一种补偿调频连续波圆周SAR脉内运动的成像方法。
技术介绍
圆周SAR，顾名思义，即SAR平台以被观测场景中心为圆心，在场景上方的某一固定高度围绕观测场景做圆周运动，在这个过程中雷达波束以特定俯视角始终指向观测场景并获取观测场景数据。圆周SAR作为一种新的成像模式，通过360°的孔径积累，目标方位频谱得到展宽，理想情况下，其图像分辨率可达到亚波长量级；同时，圆周SAR平台做圆周运动形成二维合成孔径，使其具有三维成像能力。调频连续波技术和圆周SAR相结合的成像体制，不仅具有亚波长高分辨率和三维成像能力，还具有体积小、重量轻、成本低等脉冲条带SAR不可比拟的优势。调频连续波圆周SAR能为战场态势分析、侦察评估、资源勘探、地形勘探和灾害预测与评估等应用提供高分辨率图像，在军事和民事领域具有广阔的应用前景。调频连续波圆周SAR虽然在高分辨成像方面具有巨大潜力，但要发挥出这些潜力仍面临巨大挑战。针对圆周SAR运动轨迹的特殊性，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种补偿调频连续波圆周SAR脉内运动的成像方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤1获取调频连续波圆周SAR回波信号，包括调频连续波圆周SAR成像系统参数初始化及调频连续波圆周SAR回波信号建模，基于以下步骤：(1.1)调频连续波圆周SAR成像系统参数初始化：雷达平台圆形运动轨迹半径为R，高度为H，方位向观测角为θ，雷达天线相位中心位置A为(xr,yr,H)，其中xr、yr和H分别为位置A的x轴、y轴和z轴坐标，A的坐标也可以表示为(Rcosθ,Rsinθ,H)；地平面的圆形观测场景半径为Ra，场景中任意一个点目标P的坐标为(x,y,0)，也可表示为

【技术特征摘要】
1.一种补偿调频连续波圆周SAR脉内运动的成像方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤1获取调频连续波圆周SAR回波信号，包括调频连续波圆周SAR成像系统参数初始化及调频连续波圆周SAR回波信号建模，基于以下步骤：(1.1)调频连续波圆周SAR成像系统参数初始化：雷达平台圆形运动轨迹半径为R，高度为H，方位向观测角为θ，雷达天线相位中心位置A为(xr,yr,H)，其中xr、yr和H分别为位置A的x轴、y轴和z轴坐标，A的坐标也可以表示为(Rcosθ,Rsinθ,H)；地平面的圆形观测场景半径为Ra，场景中任意一个点目标P的坐标为(x,y,0)，也可表示为其中r和分别为目标P的径向半径和方位角；雷达运动角速度为ω，载机速度V＝Rω，t时刻对应的方位观测角为θ＝ωt，全时间其中tm表示慢时间，为快时间；(1.2)调频连续波圆周SAR回波信号建模：雷达位置A与目标P之间的瞬时斜距Rr为：计算Rr在快时间处的一阶泰勒展开为：其中，Rcen为停-走-停近似下的瞬时斜距，即脉冲体制圆周SAR的瞬时斜距，为调频连续波圆周SAR脉内运动引入的距离徙动误差，也是脉冲圆周SAR忽略的误差；雷达发射信号为线性调频信号时，目标P的回波信号为：其中，rect(·)为矩形窗函数，c为光速，Tp为脉冲持续时间,且fc为载频，Kr调频率，且Kr＝B/Tp，B为雷达发射信号带宽；步骤2解线频调处理以及残余视频相位消除和基频回波信号获取，基于以下步骤：(2.1)解线频调处理：回波信号与参考信号的共轭相乘得到差频信号为：其中，参考信号为：Rref为参考距离，取为场景中心处目标与雷达之间的瞬时斜距，RΔ＝Rr-Rref；差频信号中的最后一个指数项为残余视频相位项；(2.2)残余视频相位消除和基频回波信号获取：对差频信号进行距离向傅里叶变换并与指数项exp(-jπfi2/Kr)相乘消除残余视频相位，其中fi＝-2KrRΔ/c为差频频率，再对差频频率做逆傅里叶变换得到基频回波信号为：其中，λ＝fc/c为载波波长，RΔm＝Rcen-Rref；步骤3距离压缩并分析脉内平台运动引起的距离偏移误差，基于以下步骤：(3.1)距离压缩：基频回波信号最后一个指数项中的系数为其最大值为4πB/2c，在毫米波段fc＞＞B/2，则4π/λ＝4πfc/c＞＞4πB/2c，即基频回波信号中指数项对应的相位远小于对应的相位，此时，忽略基频信号中的最后一个指数项对成像的影响，然后沿距离向进行傅里叶变换得到距离压缩信号为：(3.2)分析脉内运动引起的距离偏移误差：调频连续波圆周SAR脉内平台运动在距离域引起的频率偏移误差为Δfi＝-2k1/λ，将其转换为距离偏移误差为：其中，θm为慢时间tm对应的方位观测角，即θm＝ωtm；计算距离偏移误差ΔR1的最大值，即调频...

【专利技术属性】
技术研发人员：付耀文，张健丰，张文鹏，杨威，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43