一种双基前视SAR回波数据实时处理的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种双基前视SAR回波数据实时处理的方法及装置，所述方法包括：获取双基前视SAR原始回波数据；计算斜地投影矩阵；截取距离向数据；距离向处理；截取方位向数据；方位向处理；斜地图像映射。根据本发明专利技术的方案，合理选择进行距离向及方位向处理的数据量，进而降低成像算法的实际执行时间。可以明确地知道映射到地平面的数据在成像斜平面中的位置信息，根据该位置信息即可正确的选择出参与成像处理的回波数据，降低了参与成像处理的数据量，合理地计算出需要参与成像处理的数据量，避免了冗余无效的数据参与计算，有效地提高了双基前视SAR的数据处理效率，提高了双基前视SAR系统的实时处理数据的性能，提高了计算效率。

【技术实现步骤摘要】
一种双基前视SAR回波数据实时处理的方法及装置
本专利技术涉及雷达成像处理领域，尤其涉及一种双基前视SAR回波数据实时处理的方法及装置。
技术介绍
合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar,SAR)作为一种远程的遥感探测工具，在匹配制导领域起到了不可替代的作用。并且，SAR图像的分辨率能够和光学图像的质量相媲美。对于双基前视SAR，其两个运动平台位置分离，并且发射平台斜视目标区域，由接收平台前视接收场景的回波信号。双基前视SAR的回波处理，由于时域成像方法运算量过大，不能满足系统的实时性要求，因此，通常采用频域处理方法。双基前视SAR回波二维耦合性强、核心参数空变形大，因此，造成回波处理流程相当复杂。如图1所示，现有技术对回波处理的流程包括以下三个步骤：距离向处理、方位向处理、图像几何校正。所述距离向处理包括距离FFT、距离向脉压、距离走动校正、方位FFT、距离弯曲校正、距离二次脉压残余徙动校正、距离IFFT子步骤。所述方位向处理包括方位IFFT、高阶多项式拟合、方位向NCS函数匹配、方位FFT、高次相位滤波、方位IFFT、方位向脉压子步骤。所述图像几何校正包括计算斜地投影矩阵、斜地图像映射子步骤。距离向处理、方位向处理主要为完成回波数据的二维压缩，完成成像处理，但此时得到的图像是成像斜平面的图像。并且由于双基前视SAR的特殊构型和成像算法本身的限制，使得经距离向处理、方位向处理得到的成像结果相比于地平面的图像存在严重的形变，例如旋转、拉伸等，但需要应用SAR图像时，通常需要的是地平面的图像。因此，采用图像几何校正，即将成像斜平面的图像转换成地平面的图像，以便后续使用。图像几何校正分两步，第一步是计算斜地投影矩阵，即采用以感兴趣的目标区域为中心，以成像分辨率为间隔，设置一个图像方阵；再将图像方阵中的点逐个取出，根据图像点的二维坐标、发射平台运动参数和接收平台运动参数计算出该图像点投影到成像平面所在的坐标位置。第二步是斜地图像映射，所述斜地图像映射是将成像平面的图像数据根据前面步骤计算出的投影关系投影成地平面图像，完成几何形变校正。现有技术中，都是在双基前视SAR硬件系统采集完回波数据后，顺序执行距离向处理、方位向处理、图像几何校正三个步骤，获得目标区域图像。事实上，SAR匹配制导需要的地平面图像维度一般不大，但由于现有技术没有充分利用系统的参数信息，为了确保斜斜地投影关系成立，会先使用较大数据量的回波计算出一辐较大的斜平面图像，再从斜平面图像中抠出感兴趣的目标区域的地平面图像，丢弃没有用到的斜平面图像数据。现有技术中双基前视SAR离开的波数据处理时存在系统开销大、计算的数据量大，以及计算出的大部分中间数据冗余、无用的问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种双基前视SAR回波数据实时处理的方法及装置，所述方法及装置，用以解决现有技术中双基前视SAR离开的波数据处理时存在系统开销大、计算的数据量大，以及计算出的大部分中间数据冗余、无用的问题的技术问题。根据本专利技术的第一方面，提供一种双基前视SAR回波数据实时处理的方法，所述方法包括以下步骤：步骤S201：获取双基前视SAR原始回波数据；步骤S202：计算斜地投影矩阵；步骤S203：截取距离向数据；步骤S204：距离向处理，包括距离FFT；距离向脉压、距离走动校正、方位FFT、距离弯曲校正、距离二次脉压残余徙动校正、距离FFT；步骤S205：截取方位向数据；步骤S206：方位向处理，包括方位IFFT、高阶多项式拟合、方位向NCS匹配、方位FFT、高次相位滤波、方位IFFT、方位向脉压；步骤S207：斜地图像映射。进一步地，所述步骤S202，计算斜地投影矩阵，包括：步骤S20201：在接收平台坐标系下，以目标区域中心为起点在地平面上布置二维图像矩阵；步骤S20202：取出所述二维图像矩阵中的未经处理的点(xg,yg)，计算点坐标在成像斜平面中的映射坐标；xg为该点在图像中的x坐标，yg为该点在图像中的y坐标；步骤S20203：利用公式(1)计算点坐标与接收平台之间的欧氏距离；其中，(loc_rx0,loc_ry0,loc_rz0)为接收平台坐标系下，成像中心时刻的接收平台坐标位置；该接收平台坐标系以成像起始时刻为原点；所述接收平台运动方向为接收平台坐标系的Y轴正方向，垂直向上指向天的方向为Z轴正方向，右手螺旋方式确定X轴正方向；步骤S20204：利用公式(2)和公式(3)将接收平台坐标系下的点坐标(xg,yg)旋转到发射平台坐标系下，记为(xxp,yyp)；xxp＝xg×cos(θcros)-yg×sin(θcros)(2)yyp＝xg×sin(θcros)+yg×cos(θcros)(3)利用公式(4)计算发射平台坐标系下点坐标(xxp,yyp)与发射平台之间的欧氏距离；其中，(loc_xxt0,loc_yyt0,loc_zzt0)为发射平台坐标系下，成像中心时刻的发射平台坐标位置；θcros为双基角，是指接收机与目标区域中心的视线与发射机和目标区域中心视线的夹角；所述发射平台坐标系以成像数据累积的起始时刻为原点；所述发射平台坐标系统以发射平台运动方向为Y轴正方向，垂直向上指向天的方向为Z轴正方向，右手螺旋方式确定X轴正方向；步骤S20205：计算点坐标(xg,yg)与发射平台和接收平台之间的距离和，再利用公式(5)计算该距离和对应的成像斜平面的距离门位置，R＝(Rrp+Rtp)/δr(5)其中，δr为双基前视SAR系统的距离门参数；步骤S20206：利用公式(6)计算点坐标（xg,yg)与接收平台之间的斜视角θr，并根据经典多普勒频率计算公式计算出点坐标(xg,yg)与接收平台之间的相对多普勒频率fdcr，如公式(7)所示：fdcr＝v_ry0×(sin(θr))/λ(7)其中，Hr为接收机与地面的相对高度，等于loc_rz0，v_ry0为接收平台坐标系下的接收平台速度，λ为发射信号的波长；步骤S20207：利用公式(8)计算点坐标(xg,yg)与发射平台之间的斜视角θt，并根据经典多普勒频率计算公式计算出点坐标(xg,yg)与发射平台之间的相对多普勒频率fdct，如公式(9)所示：fdct＝v_tyy0×(sin(θt))/λ(9)其中，Ht为发射机与地面的相对高度，等于loc_zzt0，v_tyy0为发射平台坐标系下的发射平台速度；步骤S20208：利用公式(10)计算出点坐标(xg,yg)与发射平台和接收平台之间的多普勒频率和fdc，并利用公式(11)计算出该多普勒频率和对应的成像斜平面的多普勒门位置Fa：fdc＝fdcr+fdct(10)Fa＝(fdc+PRF/2)/δd(11)其中，PRF为双基前视SAR系统的重频参数，δd为双基前视SAR系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双基前视SAR回波数据实时处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S201：获取双基前视SAR原始回波数据；/n步骤S202：计算斜地投影矩阵；/n步骤S203：截取距离向数据；/n步骤S204：距离向处理，包括距离FFT；距离向脉压、距离走动校正、方位FFT、距离弯曲校正、距离二次脉压残余徙动校正、距离FFT；/n步骤S205：截取方位向数据；/n步骤S206：方位向处理，包括方位IFFT、高阶多项式拟合、方位向NCS匹配、方位FFT、高次相位滤波、方位IFFT、方位向脉压；/n步骤S207：斜地图像映射。/n

【技术特征摘要】
1.一种双基前视SAR回波数据实时处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S201：获取双基前视SAR原始回波数据；
步骤S202：计算斜地投影矩阵；
步骤S203：截取距离向数据；
步骤S204：距离向处理，包括距离FFT；距离向脉压、距离走动校正、方位FFT、距离弯曲校正、距离二次脉压残余徙动校正、距离FFT；
步骤S205：截取方位向数据；
步骤S206：方位向处理，包括方位IFFT、高阶多项式拟合、方位向NCS匹配、方位FFT、高次相位滤波、方位IFFT、方位向脉压；
步骤S207：斜地图像映射。


2.如权利要求1所述的双基前视SAR回波数据实时处理的方法，其特征在于，所述步骤S202，计算斜地投影矩阵，包括：
步骤S20201：在接收平台坐标系下，以目标区域中心为起点在地平面上布置二维图像矩阵；
步骤S20202：取出所述二维图像矩阵中的未经处理的点(xg,yg)，计算点坐标在成像斜平面中的映射坐标；xg为该点在图像中的x坐标，yg为该点在图像中的y坐标；
步骤S20203：利用公式(1)计算点坐标与接收平台之间的欧氏距离；



其中，(loc_rx0,loc_ry0,loc_rz0）为接收平台坐标系下，成像中心时刻的接收平台坐标位置；该接收平台坐标系以成像起始时刻为原点；所述接收平台运动方向为接收平台坐标系的Y轴正方向，垂直向上指向天的方向为Z轴正方向，右手螺旋方式确定X轴正方向；
步骤S20204：利用公式(2)和公式(3)将接收平台坐标系下的点坐标（xg,yg）旋转到发射平台坐标系下，记为(xxp,yyp)；
xxp＝xg×cos(θcros)-yg×sin(θcros)(2)
yyp＝xg×sin(θcros)+yg×cos(θcros)(3)
利用公式(4)计算发射平台坐标系下点坐标(xxp,yyp)与发射平台之间的欧氏距离；



其中，(loc_xxt0,loc_yyt0,loc_zzt0)为发射平台坐标系下，成像中心时刻的发射平台坐标位置；θcros为双基角，是指接收机与目标区域中心的视线与发射机和目标区域中心视线的夹角；所述发射平台坐标系以成像数据累积的起始时刻为原点；所述发射平台坐标系统以发射平台运动方向为Y轴正方向，垂直向上指向天的方向为Z轴正方向，右手螺旋方式确定X轴正方向；
步骤S20205：计算点坐标(xg,yg)与发射平台和接收平台之间的距离和，再利用公式(5)计算该距离和对应的成像斜平面的距离门位置，
R＝(Rrp+Rtp)/δr(5)
其中，δr为双基前视SAR系统的距离门参数；
步骤S20206：利用公式(6)计算点坐标(xg,yg)与接收平台之间的斜视角θr，并根据经典多普勒频率计算公式计算出点坐标(xg,yg)与接收平台之间的相对多普勒频率fdcr，如公式(7)所示：



fdcr＝v_ry0×(sin(θr))/λ(7)
其中，Hr为接收机与地面的相对高度，等于loc_rz0，v_ry0为接收平台坐标系下的接收平台速度，λ为发射信号的波长；
步骤S20207：利用公式(8)计算点坐标(xg,yg)与发射平台之间的斜视角θt，并根据经典多普勒频率计算公式计算出点坐标(xg,yg)与发射平台之间的相对多普勒频率fdct，如公式(9)所示：



fdct＝v_tyy0×(sin(θtt))/λ(9)
其中，Ht为发射机与地面的相对高度，等于loc_zzt0，v_tyy0为发射平台坐标系下的发射平台速度；
步骤S20208：利用公式(10)计算出点坐标(xg,yg)与发射平台和接收平台之间的多普勒频率和fdc，并利用公式(11)计算出该多普勒频率和对应的成像斜平面的多普勒门位置Fa：
fdc＝fdcr+fdct(10)
Fa＝(fdc+PRF/2)/δd(11)
其中，PRF为双基前视SAR系统的重频参数，δd为双基前视SAR系统的多普勒门参数；
步骤S20209：此时，完成了地平面的点坐标(xg,yg)与成像斜平面的坐标(R,Fa)的对应关系计算；在坐斜地图像投影时，直接将斜平面坐标(R,Fa)的图像数据映射到地平面坐标(xg,yg)；将该点坐标(xg,yg)标记为处理完毕；
步骤S20210：判断是否图像矩阵中所有点都处理完毕，若是，斜地投影矩阵计算完毕；若否，进入步骤S20202。


3.如权利要求1所述的双基前视SAR回波数据实时处理的方法，其特征在于，所述步骤S203：截取距离向数据，包括：
在计算完毕斜地投影矩阵后，可以计算出(Rmax,Rmin)和(Famax,Famin)，进而可以计算出一个长方形的4个顶点坐标(Rmax,Famin)，(Rmax,Famax)，(Rmin,Famin)，(Rmin,Famax)；在成像斜平面中，由这4个顶点坐标所包含在内的回波数据就是要参与到回波的成像计算的必要数据；其中，Rmax为待抽取数据的距离向最大值，Rmin为待抽取数据的距离向最小值，Famax为待抽取数据的方位向最大值，Famin为待抽取数据的方位向最小值；
所需截取的距离向数据为(Rmin,Rmax)之间的数据。


4.如权利要求3所述的双基前视SAR回波数据实时处理的方法，其特征在于，所述步骤S205：截取方位向数据，所需截取的方位向数据为(Famin,Famax)之间的数据。


5.一种双基前视SAR回波数据实时处理的装置，其特征在于，所述装置包括：
数据获取模块：获取双基前视SAR原始回波数据；
计算模块：计算斜地投影矩阵；...

【专利技术属性】
技术研发人员：胥秋，冷立根，王飞，石韦伟，汪宗福，杨为华，孙南，
申请(专利权)人：成都汇蓉国科微系统技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51