基于球体模型的俯冲段FENLCS大斜视高分辨成像方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了基于球体模型的俯冲段FENLCS大斜视高分辨成像方法及系统。本发明专利技术涉及的基于球体模型的俯冲段FENLCS大斜视高分辨成像方法包括：S11.构建机动平台俯冲段SAR成像的几何构型，并分析所述几何构型的回波特性、空间斜视角的空变特性；S12.对回波信号进行距离向处理；S13.构建等距球体解析模型，并利用方位空变的残留高阶RCMC方法提高所述距离向处理的精度；S14.基于构建的等距球体解析模型对方位空变的多普勒相位进行重新建模，利用FENLCS方法去除多普勒中心频率、实现多普勒调频率方位的均衡，再进行方位压缩，获得最终的聚焦图像。

High resolution imaging method and system of fenlcs large squint in subduction section based on sphere model

【技术实现步骤摘要】
基于球体模型的俯冲段FENLCS大斜视高分辨成像方法及系统
本专利技术涉及信号处理
，尤其涉及基于球体模型的俯冲段FENLCS大斜视高分辨成像方法及系统。
技术介绍
SAR凭借其全天时、全天候、高分辨率等成像优势，使得将其与导弹、无人机、直升机等高速机动平台相结合的机动平台SAR成像技术研究已成为当今研究热点。机动平台因飞行轨迹灵活多变，其SAR成像过程根据平台不同飞行状态一般可划分为直线匀速飞行和曲线加速俯冲两个阶段。机动平台在俯冲模式下，信号回波特性比一般平飞构型更复杂，传统的方位平移不变性不再成立。且俯冲构型下存在的三维速度及加速度导致了空间斜视角的二维空变，使得回波信号随距离、方位向的空变现象加剧，距离方位耦合严重。大斜视SAR作为一种重要的成像模式，其为SAR成像提供了更多的机动性和灵活性。但由于机动平台俯冲段成像构型下存在三维速度和加速度，使得信号回波模型更复杂多变，加速度的存在使得距离徙动(rangecellmigration)系数和多普勒参数存在更为剧烈的二维空变现象，导致机动平台俯冲段下的大斜视高分辨率成像变得困本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于球体模型的俯冲段FENLCS大斜视高分辨成像方法，其特征在于，包括：/nS1.构建机动平台俯冲段SAR成像的几何构型，并分析所述几何构型的回波特性、空间斜视角的空变特性；/nS2.对回波信号进行距离向处理；/nS3.构建等距球体解析模型，并利用方位空变的残留高阶RCMC方法提高所述距离向处理的精度；/nS4.基于构建的等距球体解析模型对方位空变的多普勒相位进行重新建模，利用FENLCS方法去除多普勒中心频率、实现多普勒调频率方位的均衡，再进行方位压缩，获得最终的聚焦图像。/n

【技术特征摘要】
1.基于球体模型的俯冲段FENLCS大斜视高分辨成像方法，其特征在于，包括：
S1.构建机动平台俯冲段SAR成像的几何构型，并分析所述几何构型的回波特性、空间斜视角的空变特性；
S2.对回波信号进行距离向处理；
S3.构建等距球体解析模型，并利用方位空变的残留高阶RCMC方法提高所述距离向处理的精度；
S4.基于构建的等距球体解析模型对方位空变的多普勒相位进行重新建模，利用FENLCS方法去除多普勒中心频率、实现多普勒调频率方位的均衡，再进行方位压缩，获得最终的聚焦图像。


2.根据权利要求1所述的基于球体模型的俯冲段FENLCS大斜视高分辨成像方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
S11.构建机动平台俯冲段SAR成像几何构型，其中雷达平台沿LMN轨迹进行曲线加速运动，目标点P1的瞬时斜距可表示为：



其中，



其中，v表示雷达平台瞬时的三维速度；vx,vy,vz表示雷达平台瞬时的三维速度的分解；a表示雷达平台瞬时的三维加速度；ax,ay,az表示雷达平台瞬时的三维加速度分解；t表示方位慢时间；h表示雷达平台瞬时高度；rc为波束中心斜距；θ为空间斜视角；β为波束在地面的投影与方位向的夹角；ta表示方位慢时间；tc表示雷达平台波束中心穿越成像目标点的方位时间；rg表示点在地面上的投影到Y轴的距离；
S12.分析所述几何构型的回波特性、空间斜视角的空变特性；
若LFM信号为发射信号，将解调回基带的回波信号表示为：



其中，wr(.)和wa(.)分别表示距离、方位包络；τ表示距离向快时间；fc表示载频；Kr表示线性调频率；c表示光速；Ta表示合成孔径时间；
将公式(4)变换至距离频域：



其中，fr为距离频率。


3.根据权利要求2所述的基于球体模型的俯冲段FENLCS大斜视高分辨成像方法，其特征在于，所述步骤S2中对回波信号进行距离向处理包括LRWC处理和KT处理，具体包括：
S21.加速度校正处理和LRWC处理，表示为：



其中，ki0＝ki(rc0,0,θ0),i＝1,2,3,4，ki0a表示ki0的加速度分量，θ0表示成像场景中心参考点处的斜视角；指数项中的k10(rc0,0,θ0,v)ta表示LRWC系数；k10(rc0,0,θ0,a)表示加速度补偿项；
将式(5)与式(4)相乘，补偿结果为：



S22.通过KT变换去除方位零时刻处的线性RCM；
利用KT变换进行重采样：
ta＝tmfc/(fr+fc)
将重采样后的信号在fr＝0处进行三阶泰勒级数展开，得：



其中，φ0表示方位调制项系数，φ1表示距离位置项系数，φ2表示二次距离调频项系数，φ3表示高次距离方位耦合项系数，具体表达式为：



S23.对高阶RCM进行二次距离压缩和BRCMC处理，匹配滤波器分别表示为：
HSRC(fr,tm；rc0,θ0)＝exp{-jπ[φ2(tm；rc0,0,θ0)fr2+φ3(tm；rc0,0,θ0)fr3]}(9)



将式(7)、式(9)与式(10)相乘可得RCM距离延迟曲线为：



其中，μ0表示点目标到机动平台方位零时刻位置的距离；Δμ(tm；rc,tc)表示BRCMC处理后的残余高阶RCM误差。


4.根据权利要求3所述的基于球体模型的俯冲段FENLCS大斜视高分辨成像方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
S31.构建等距球体解析模型，利用高阶剩余RCM矫正方法去除剩余高阶RCM残留；



S32.去除方位边缘点处残留的高阶RCM，得到最终的距离向处理结果；





5.根据权利要求4所述的基于球体模型的俯冲段FENLCS大斜视高分辨成像方法，其特征在于，所述步骤S4包括：
S41.根据机动平台SAR系统的实际运行场景，得到曲线俯冲段的回波数据应采用子孔径处理方法完成多普勒相位的均衡与压缩；



其中，



其中，λ＝fc/c；Δk＝(k1-k10)表示经距离去走动和加速度补偿处理后的残留多普勒中心频率偏移量；fd2表示方位调频率；fd3、fd4表示方位时域高次项系数；
利用MSR将式(14)转换为方位频域，得到：



其中，ψ1表示目标方位位置信息项，ψ2表示目标方位调制项，ψ3、ψ4表示高次扰动项；
S42.利用FENLCS算法进行处理后的压缩项信号为，表示为：



进行方位压缩处理，匹配滤波器表示为：


...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟华，刘静，赵荣华，李世平，王梦圆，叶宗奇，
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