合成孔径雷达成像算法的性能检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种合成孔径雷达成像算法的性能检测方法及装置，方法包括：根据合成孔径雷达系统参数和目标相对雷达的空间位置参数，计算得到波数域幅度谱；根据目标相对雷达的空间位置参数和波数域幅度谱，计算得到目标的空间谱；对空间谱进行二维傅里叶逆变换，得到标准成像图；将利用待检测成像算法处理得到的成像图与标准成像图进行幅度和相位对比，计算得到检测结果。该方法不依赖于点目标图像的二维旁瓣是否呈现交叉直线分布，因此，具有广泛的适用性；以及该方法中的计算标准成像图过程相比BP算法的运算量较小，因此，缩短了性能检测时间。

Performance detection method and device of SAR imaging algorithm

【技术实现步骤摘要】
合成孔径雷达成像算法的性能检测方法及装置
本专利技术涉及数据处理领域，更具体地说，涉及合成孔径雷达成像算法的性能检测方法及装置。
技术介绍
SAR(SyntheticApertureRadar，合成孔径雷达)利用雷达平台沿方位向的运动形成空间虚拟孔径，实现对目标的方位分辨能力；通过发射宽带信号实现对目标的距离分辨能力；从而实现对照射场景的二维高分辨图像生成。SAR在卫星载荷、飞机载荷以及地基雷达系统中都有十分广泛的应用，可有效补充可见光传感器在恶劣环境下或远距离观测条件下性能恶化的问题，实现对空间和地物目标的有效观测；同时极化SAR和干涉SAR等还利用更丰富的雷达极化和相位信息，实现对地物特征、高程和形变量等参数的测量，是当前遥感领域的重要检测手段之一。与光学系统不同，未经处理的SAR信号是无法用于信息获取的，SAR回波数据必须通过复杂的成像算法处理后才能得到含义丰富的地物图。为提高成像速度，达到实时输出SAR图像的目的，研究人员开发了多种快速成像算法，例如RD(RangeDoppler，距离多普勒)算法和CS(ChirpScaling，线频调变标)算法等都对SAR回波数据进行了某些近似处理，在不影响成像效果的前提下大大提高成像效率。不同成像算法对不同体制的SAR系统回波的处理效果不同，在SAR系统设计时，预先检测不同成像算法的成像性能以驱动高效算法的设计与开发具有十分重要的意义。目前，一种成像算法的性能检测方法是通过对点目标图像的分辨率、峰值旁瓣比和积分旁瓣比的分析实现对成像算法性能的检测。然而，该方法存在仅对二维旁瓣呈现明显交叉直线分布的SAR系统具有较好的适用性。同时该方法忽略了对算法相位保持特性的检测，而SAR图像的相位信息具有极高的利用价值，是进行极化SAR处理和干涉SAR处理的重要信息来源，因而对算法保相性能的检测十分重要。另一种成像算法的性能检测方法是将待检测的成像算法输出结果与BP(BackProjection，后向投影)算法的输出结果进行对比，由于BP算法为精确的时域成像算法，没有对信号做任何近似，其输出可以作为SAR系统的最优成像标准，用于衡量其他成像算法的精确性和有效性。但是BP算法的运算量很大，这大大增加了性能检测的复杂度，不具有便捷性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出合成孔径雷达成像算法的性能检测方法及装置，欲解决现有性能检测方法存在的上述技术问题。为了解决上述技术问题，现提出的方案如下：第一方面，提供一种合成孔径雷达成像算法的性能检测方法，包括：根据合成孔径雷达系统参数和目标相对雷达的空间位置参数，计算得到波数域幅度谱；根据所述空间位置参数和所述波数域幅度谱，计算得到目标的空间谱；对所述空间谱进行二维傅里叶逆变换，得到标准成像图；将待检测成像图与所述标准成像图进行幅度和相位对比，计算得到检测结果，所述待检测成像图为利用待检测成像算法处理得到的成像图。可选的，所述合成孔径雷达系统参数包括：孔径起始位置、孔径截止位置、雷达发射信号的载频和宽带、以及合成孔径雷达的天线方向图函数和带内加权函数；所述根据合成孔径雷达系统参数和目标相对雷达的位置参数，计算得到波数域幅度谱的步骤，包括：根据孔径起始位置、孔径截止位置和所述空间位置参数，计算得到起始照射角和截止照射角；根据雷达发射信号的载频和宽带，计算得到径向波数最大值和径向波数最小值；根据所述起始照射角、所述截止照射角、所述径向波数最大值和所述径向波数最小值，得到波数域幅度谱的幅度有效区间；将合成孔径雷达的天线方向图函数和带内加权函数相乘，计算得所述幅度有效区间内的波数域幅度谱。可选的，所述根据雷达发射信号载频和宽带，计算得到径向波数最大值和径向波数最小值的步骤，包括：采用径向波数最小值公式，计算得到径向波数最小值，所述径向波数最小值公式为：其中，krmin为径向波数最小值，c为光速，fc为雷达发射信号的载频，B为雷达发射信号的带宽；采用径向波数最大值公式，计算得到径向波数最大值，所述径向波数最大值公式为：其中，krman为径向波数最大值。可选的，所述根据所述空间位置参数和所述波数域幅度谱，计算得到目标的空间谱的步骤，包括：采用空间谱公式，计算得到目标的空间谱，所述空间谱公式为：其中，S(kx，ky；x0，y0)为空间谱，为波数域幅度值，为径向波数，θ(kx,ky)为方位角，kx为横坐标波数，ky为纵坐标波数，j为虚数，x0为所述空间位置参数中的横坐标，y0为所述空间位置参数中的纵坐标，ZSpan为波数域幅度谱的幅度有效区间。可选的，所述将待检测成像图与所述标准成像图进行幅度和相位对比，计算得到检测结果的步骤，包括：计算得到所述待检测成像图与所述标准成像图在主瓣区域内的幅度差异积分值；计算得到所述待检测成像图与所述标准成像图在旁瓣区域内的幅度差异积分值；计算得到所述待检测成像图与所述标准成像图在主瓣区域内的相位差异积分值。第二方面，提供一种合成孔径雷达成像算法的性能检测装置，包括：幅度谱单元，用于根据合成孔径雷达系统参数和目标相对雷达的空间位置参数，计算得到波数域幅度谱；空间谱单元，用于根据所述空间位置参数和所述波数域幅度谱，计算得到目标的空间谱；标准成像图单元，用于对所述空间谱进行二维傅里叶逆变换，得到标准成像图；检测单元，用于将待检测成像图与所述标准成像图进行幅度和相位对比，计算得到检测结果，所述待检测成像图为利用待检测成像算法处理得到的成像图。可选的，所述合成孔径雷达系统参数包括：孔径起始位置、孔径截止位置、雷达发射信号的载频和宽带、以及合成孔径雷达的天线方向图函数和带内加权函数；幅度谱单元，包括：方位角计算子单元，用于根据孔径起始位置、孔径截止位置和所述空间位置参数，计算得到起始照射角和截止照射角；径向波数计算子单元，用于根据雷达发射信号的载频和宽带，计算得到径向波数最大值和径向波数最小值；有效区间计算子单元，用于根据所述起始照射角、所述截止照射角、所述径向波数最大值和所述径向波数最小值，得到波数域幅度谱的幅度有效区间；幅度谱计算子单元，用于将合成孔径雷达的天线方向图函数和带内加权函数相乘，计算得所述幅度有效区间内的波数域幅度谱。可选的，所述径向波数计算子单元，具体用于：采用径向波数最小值公式，计算得到径向波数最小值，所述径向波数最小值公式为：其中，krmin为径向波数最小值，c为光速，fc为雷达发射信号的载频，B为雷达发射信号的带宽；采用径向波数最大值公式，计算得到径向波数最大值，所述径向波数最大值公式为：其中，krman为径向波数最大值。可选的，所述空间谱单元，具体用于：采用空间谱公式，计算得到目标的空间谱，所述空间谱公式为：其中，S(kx，ky；x0，y0)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种合成孔径雷达成像算法的性能检测方法，其特征在于，包括：/n根据合成孔径雷达系统参数和目标相对雷达的空间位置参数，计算得到波数域幅度谱；/n根据所述空间位置参数和所述波数域幅度谱，计算得到目标的空间谱；/n对所述空间谱进行二维傅里叶逆变换，得到标准成像图；/n将待检测成像图与所述标准成像图进行幅度和相位对比，计算得到检测结果，所述待检测成像图为利用待检测成像算法处理得到的成像图。/n

【技术特征摘要】
1.一种合成孔径雷达成像算法的性能检测方法，其特征在于，包括：
根据合成孔径雷达系统参数和目标相对雷达的空间位置参数，计算得到波数域幅度谱；
根据所述空间位置参数和所述波数域幅度谱，计算得到目标的空间谱；
对所述空间谱进行二维傅里叶逆变换，得到标准成像图；
将待检测成像图与所述标准成像图进行幅度和相位对比，计算得到检测结果，所述待检测成像图为利用待检测成像算法处理得到的成像图。


2.根据权利要求1所述的合成孔径雷达成像算法的性能检测方法，其特征在于，所述合成孔径雷达系统参数包括：孔径起始位置、孔径截止位置、雷达发射信号的载频和宽带、以及合成孔径雷达的天线方向图函数和带内加权函数；所述根据合成孔径雷达系统参数和目标相对雷达的位置参数，计算得到波数域幅度谱的步骤，包括：
根据孔径起始位置、孔径截止位置和所述空间位置参数，计算得到起始照射角和截止照射角；
根据雷达发射信号的载频和宽带，计算得到径向波数最大值和径向波数最小值；
根据所述起始照射角、所述截止照射角、所述径向波数最大值和所述径向波数最小值，得到波数域幅度谱的幅度有效区间；
将合成孔径雷达的天线方向图函数和带内加权函数相乘，计算得所述幅度有效区间内的波数域幅度谱。


3.根据权利要求2所述的合成孔径雷达成像算法的性能检测方法，其特征在于，所述根据雷达发射信号载频和宽带，计算得到径向波数最大值和径向波数最小值的步骤，包括：
采用径向波数最小值公式，计算得到径向波数最小值，所述径向波数最小值公式为：



其中，krmin为径向波数最小值，c为光速，fc为雷达发射信号的载频，B为雷达发射信号的带宽；
采用径向波数最大值公式，计算得到径向波数最大值，所述径向波数最大值公式为：



其中，krman为径向波数最大值。


4.根据权利要求1所述的合成孔径雷达成像算法的性能检测方法，其特征在于，所述根据所述空间位置参数和所述波数域幅度谱，计算得到目标的空间谱的步骤，包括：
采用空间谱公式，计算得到目标的空间谱，所述空间谱公式为：



其中，S(kx，ky；x0，y0)为空间谱，为波数域幅度值，为径向波数，θ(kx,ky)为方位角，kx为横坐标波数，ky为纵坐标波数，j为虚数，x0为所述空间位置参数中的横坐标，y0为所述空间位置参数中的纵坐标，ZSpan为波数域幅度谱的幅度有效区间。


5.根据权利要求1～4中任意一项所述的合成孔径雷达成像算法的性能检测方法，其特征在于，所述将待检测成像图与所述标准成像图进行幅度和相位对比，计算得到检测结果的步骤，包括：
计算得到所述待检测成像图与所述标准成像图在主瓣区域内的幅度差异积分值；
计算得到所述待检测成像图与所述标准成像图在旁瓣区域内的幅度差异积分值；
计算得到所述待检测成像图与所述标准成像图在主瓣区域内的相位差异积分值。

【专利技术属性】
技术研发人员：毛聪，王金岭，吕文强，
申请(专利权)人：北京润科通用技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11