The invention discloses a SAR imaging method and system. This method includes: receiving the SAR echo data and radar parameter data sent by the upper computer; calculating the radar parameters needed for imaging; resampling the SAR echo data with polar coordinate format algorithm; performing two-dimensional fast Fourier transform on the resampled data to obtain the initial SAR image; using the phase gradient self focusing algorithm to The phase error of the initial SAR image is estimated to get the one-dimensional azimuth phase error; the sinc interpolation algorithm is used to interpolate the one-dimensional azimuth phase error to get the two-dimensional phase error; the resampled data and the two-dimensional phase error are multiplied to get the compensated SAR data; the compensated SAR data are processed with two-dimensional fast Fourier transform The synthetic aperture radar (SAR) image is obtained by inversion of the inner lobe. The invention can realize SAR fast real-time imaging and improve the operation efficiency and imaging accuracy.
【技术实现步骤摘要】
一种SAR成像方法及系统
本专利技术涉及雷达成像
，特别是涉及一种SAR成像方法及系统。
技术介绍
合成孔径雷达(SAR)利用单个天线阵元的移动，将获取的回波信号相关合成处理后形成完整阵列，运用信号处理技术对场景目标进行高分辨的成像。不同于传统光学成像和红外遥感，在复杂气象条件以及非常时间段，SAR能够不受影响正常工作，并且具有高分辨、大幅宽等特点。SAR最初主要应用于机载、星载、弹载平台，随着小型无人飞行器的发展，在其上搭载微型SAR成像系统逐渐成为研究热点。SAR成像算法复杂，数据处理量大，为满足实时数字信号处理的要求，采用硬件进行成像处理。硬件实现主要手段有数字信号处理器(DSP)、现场可编辑门阵列(FPGA)和图形处理单元(GPU)。DSP适合处理浮点数据，但由于其数据吞吐量小，不能满足SAR的实时化处理。GPU采用多核心并行处理的方式，能够快速处理大量数据，但其单位功耗巨大，不能在SAR系统中广泛应用。FPGA内部集成了丰富的硬件资源，具有可重构、研制成本低、并行处理等优点，满足微型SAR成像系统对实时性、功耗、体积等方面的要求。目前，应用于微型SAR实时成像系统的算法主要有距离多普勒算法、ChirpScaling算法、极坐标格式算法、PFA算法等。距离多普勒算法、ChirpScaling算法、极坐标格式算法不易在硬件上实现，实时性较差；传统的PFA算法通过两维插值和两维FFT实现两维数据重采样，容易在硬件上实现，但两维插值计算量巨大，片上资源利用率不高，计算处理时间较长，不能系统满足...
【技术保护点】
1.一种SAR成像方法，其特征在于，包括：/n接收上位机发送的合成孔径雷达回波数据和雷达参数数据；所述合成孔径雷达回波数据存储在FPGA芯片内置的DDR3存储器中；所述雷达参数数据存储在所述FPGA芯片内置的REG寄存器中；/n读取所述雷达参数数据，计算成像所需的雷达参数，并将所述成像所需的雷达参数存储在RAM存储器中；/n读取所述成像所需的雷达参数，采用极坐标格式算法对所述合成孔径雷达回波数据进行重采样，并对重采样后得到的合成孔径方位向变换数据进行两维快速傅里叶变换，得到合成孔径雷达初始图像；/n利用相位梯度自聚焦算法，对所述合成孔径雷达初始图像进行相位误差估计，得到一维方位相位误差；/n采用SINC插值算法对所述一维方位相位误差进行插值，得到两维相位误差；/n将所述合成孔径方位向变换数据与所述两维相位误差做复乘运算，得到补偿后的合成孔径雷达数据；/n对所述补偿后的合成孔径雷达数据进行两维快速傅里叶逆变换，得到合成孔径雷达图像。/n
【技术特征摘要】
1.一种SAR成像方法，其特征在于，包括：
接收上位机发送的合成孔径雷达回波数据和雷达参数数据；所述合成孔径雷达回波数据存储在FPGA芯片内置的DDR3存储器中；所述雷达参数数据存储在所述FPGA芯片内置的REG寄存器中；
读取所述雷达参数数据，计算成像所需的雷达参数，并将所述成像所需的雷达参数存储在RAM存储器中；
读取所述成像所需的雷达参数，采用极坐标格式算法对所述合成孔径雷达回波数据进行重采样，并对重采样后得到的合成孔径方位向变换数据进行两维快速傅里叶变换，得到合成孔径雷达初始图像；
利用相位梯度自聚焦算法，对所述合成孔径雷达初始图像进行相位误差估计，得到一维方位相位误差；
采用SINC插值算法对所述一维方位相位误差进行插值，得到两维相位误差；
将所述合成孔径方位向变换数据与所述两维相位误差做复乘运算，得到补偿后的合成孔径雷达数据；
对所述补偿后的合成孔径雷达数据进行两维快速傅里叶逆变换，得到合成孔径雷达图像。
2.根据权利要求1所述的一种SAR成像方法，其特征在于，所述读取所述成像所需的雷达参数，采用极坐标格式算法对所述合成孔径雷达回波数据进行重采样，并对重采样后得到的合成孔径方位向变换数据进行两维快速傅里叶变换，得到合成孔径雷达初始图像，具体包括：
从所述DDR3存储器中顺序读取所述合成孔径雷达回波数据中的距离向数据，采用尺度变换原理对所述距离向数据进行处理，并将距离向处理后的数据转置写回所述DDR3存储器中，得到合成孔径距离向变换数据；所述合成孔径雷达回波数据以a行b列的形式存储；其中，b列表示b条距离向数据，a行表示a条方位向数据；
从所述DDR3存储器中转置读取所述合成孔径距离向变换数据中的方位向数据，采用SINC插值算法对所述方位向数据进行插值处理，并将方位向处理后的数据转置写回所述DDR3存储器中，得到合成孔径方位向变换数据；
对所述合成孔径方位向变换数据进行两维快速傅里叶变换，得到合成孔径雷达初始图像；所述合成孔径雷达初始图像以a行b列的形式存储。
3.根据权利要求1所述的一种SAR成像方法，其特征在于，所述利用相位梯度自聚焦算法，对所述合成孔径雷达初始图像进行相位误差估计，得到一维方位相位误差，具体包括：
将所述合成孔径雷达初始图像中的方位向数据按照能量值由大到小排序；所述合成孔径雷达初始图像以a行b列的形式存储；其中，b列表示b条距离向数据，a行表示a条方位向数据；
选取前N个能量值对应的前N条方向数据，构成初始目标区域；其中，N＝b*25％；
对当前迭代次数t下的当前目标区域进行加窗操作，得到加窗目标区域；加窗操作在当前迭代次数t下的当前窗宽为w；当前迭代次数t＝1时，所述当前目标区域为初始目标区域；
对所述加窗目标区域在方位向进行傅里叶逆变换，得到当前迭代次数下的相位误差梯度；
对所述当前相位误差梯度进行积分求和，得到当前迭代次数下的全孔径相位误差；
判断当前迭代次数是否达到预设迭代次数；
若否，则将所述全孔径相位误差与所述当前目标区域进行复乘运算，令t＝t+1，并将复乘运算后的目标区域作为当前目标区域，再令后，返回所述对当前迭代次数t下的当前目标区域进行加窗操作，得到加窗目标区域；
若是，则采用atan函数对当前迭代次数下的相位误差梯度进行求角，得到相位误差梯度角，并对所述相位误差梯度角进行累加求和，得到一维方位相位误差。
4.根据权利要求2所述的一种SAR成像方法，其特征在于，所述采用尺度变换原理对所述距离向数据进行处理，具体为：
将所述距离向数据乘以二次相位函数，得到第一计算结果；
对所述第一计算结果进行快速傅里叶变换后，再乘以滤波器函数，得到第二计算结果；
对所述第二计算结果进行快速傅里叶逆变换后，再乘以二次相位函数，得到第三计算结果；
对所述第三计算结果进行快速傅里叶变换后，再乘以滤波器函数，得到第四计算结果；所述第四计算结果为距离向处理后的数据。
5.根据权利要求3所述的一种SAR成像方法，其特征在于，所述预设迭代次数为6；当前迭代次数t＝1时，当前窗宽w＝1024。
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱岱寅，刘芮，王蝶，杜婉婉，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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