一种双站前视探地雷达快速时域成像方法技术

本申请涉及一种双站前视探地雷达快速时域成像方法，涉及雷达技术领域，该方法包括以下步骤：按照预设划分规则将根据运动雷达和静止雷达获得的合成孔径划分为多级子孔径层，每一级子孔径层的子孔径均包括至少两个上一级子孔径层的子孔径；根据划分后获得的第一级子孔径层，计算获得第一级子孔径层对应的子图像；根据各级子孔径层之间的对应关系以及第一级子孔径层对应的子图像，进行循环递归计算，获得各级子孔径层对应的子图像；根据各级子孔径层对应的子图像，计算获得全孔径最终图像。本申请采用子孔径和子图像处理技术，在保持时域成像方法高精度的同时，降低时域成像方法的运算量，从而提高了成像处理的效率。从而提高了成像处理的效率。从而提高了成像处理的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种双站前视探地雷达快速时域成像方法


[0001]本申请涉及雷达
，具体涉及一种双站前视探地雷达快速时域成像方法。

技术介绍

[0002]低频双站圆周SAR(Bistatic Circular SAR，BCSAR)是一种圆周模式工作的低频BSAR系统，它不仅继承了低频BSAR的优势，如穿透性强、安全性高、抗干扰强、信息丰富等，而且具有圆周高分辨率成像能力，因此能实现高分辨率圆周探地成像。
[0003]现有的BSAR成像方法可分为频域方法(Frequency-domain Approach，FDA)与时域方法(Time-domain Approach，TDA)。FDA通常旨在最小化成像时间以获取较高的成像效率，但它会带来一些局限性，例如积累时间、系统带宽、运动误差、近似处理、实时处理等。常用的FDA(如Range Doppler(RD)方法，Omega-k(ωK)方法和Chirp Scaling(CS)方法等)仅适用于方位移不变BSAR的成像处理。Nonlinear CS(NLCS)方法虽然能实现方位移变BSAR的成像处理，但其在处理回波方位空变性和距离方位耦合性时存在很大的近似，因此NLCS方法不适用于低频BCSAR的高精度成像。与FDA相比，时域后向投影方法(Back Projection Approach，BPA)无任何近似处理，成像精度高，能够适用于任意构型、任意波形BSAR的成像处理。因此，BPA能精确处理低频BCSAR回波数据的方位空变性、距离方位耦合性、圆周运动轨迹以及复杂运动误差，从而实现低频BCSAR的高精度成像处理。
[0004]但是，BPA具有极大的运算量，从而降低了其成像效率，因此BPA不能成为快速有效的SAR成像方法。为了以克服BPA高运算量的不足，在单站SAR成像处理中实现了快速BPA(Fast BPA，FBPA)和快速因式分解BPA(Fast Factorized BPA，FFBPA)。然而，上述快速BPA是基于传统直线轨迹BSAR提出的，并不适用于低频BCSAR的成像处理。
[0005]因此，如何适用于低频BCSAR的成像处理，是目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本申请提供一种双站前视探地雷达快速时域成像方法，采用子孔径和子图像处理技术，在保持时域成像方法高精度的同时，降低时域成像方法的运算量，从而提高了成像处理的效率。
[0007]本申请提供了一种双站前视探地雷达快速时域成像方法，所述方法包括以下步骤：
[0008]按照预设划分规则将根据运动雷达和静止雷达获得的合成孔径划分为多级子孔径层，每一级子孔径层的子孔径均包括至少两个上一级子孔径层的子孔径；
[0009]根据划分后获得的第一级子孔径层，计算获得所述第一级子孔径层对应的子图像；
[0010]根据各级子孔径层之间的对应关系以及所述第一级子孔径层对应的子图像，进行循环递归计算，获得各级子孔径层对应的子图像；
[0011]根据各级子孔径层对应的子图像，计算获得全孔径最终图像；其中，
[0012]所述第一级子孔径层包括多个子孔径。
[0013]具体的，各下一级子孔径层的子孔径与上一级子孔径层的子孔径的数量对应关系相同。
[0014]具体的，所述预设划分规则包括：
[0015]运动雷达和静止雷达的合成孔径的孔径点数为L个，所述多级子孔径层的级数为K，每一级子孔径层均包括l个上一级子孔径层的子孔径；
[0016]第一级子孔径层包括个子孔径，各所述第一级子孔径层的所述子孔径包括l个孔径点数；
[0017]第k级子孔径层包括个子孔径，各所述第k级子孔径层的子孔径包括l个第k-1级子孔径层的所述子孔径；其中，
[0018]L＝l
k
。
[0019]具体的，所述根据划分后获得的第一级子孔径层，计算获得所述第一级子孔径层对应的子图像中，具体包括以下步骤：
[0020]生成第一级子孔径层的各子孔径的子图像网格；
[0021]将第一级子孔径层的各子孔径对应的距离压缩回波信号后向投影到第一级子孔径层的各子孔径对应的子图像网格，相干叠加生成第一级子孔径层的各子孔径对应的子图像。
[0022]具体的，第一级子孔径层的第n个子孔径对应的子图像网格为
[0023][0024]第一级子孔径层的第n个子孔径对应的子图像网格的极距采样间隔和极角采样间隔分别为：
[0025][0026]第一级子孔径层的各子孔径对应的子图像为：
[0027][0028]其中，
[0029]所述子图像网格的网格原点为对应的子孔径的中心；
[0030]极距为网格原点到任意场景点(x，y，0)的距离，极角为极距与网格原点到任意场景点的连线之间的夹角；
[0031]为第一级子孔径层的第n个子孔径的中心对应的慢时间，为第一级子孔径层的第n个子孔径进行后向投影时所对应椭球的短半轴；
[0032][0032]和分别为第一级子孔径层的第n个子孔径对应的运动雷达和静止雷达子孔径的长度；
[0033]s
rc
(
·
)为距离压缩回波信号，为第一级子孔径层的第n个子孔径所对应的积累时间，为运动雷达和静止雷达到第一级子孔径层的第n个子图像网格的距离之和。
[0034]具体的，所述根据各级子孔径层之间的对应关系以及所述第一级子孔径层对应的子图像，进行循环递归计算，获得各级子孔径层对应的子图像中，具体包括以下步骤：
[0035]生成各级子孔径层的各子孔径的子图像网格；
[0036]将各级子孔径层的各子孔径对应的距离压缩回波信号后向投影到各级子孔径层的各子孔径对应的子图像网格，相干叠加生成各级子孔径层的各子孔径对应的子图像。
[0037]具体的，第k级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像网格为
[0038][0039]第k级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像网格的极距采样间隔和极角采样间隔分别为：
[0040][0041]第k级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像为第k级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像为
[0042]其中，第k级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像网格的网格原点为第k级子孔径层的第q个子孔径对应的运动雷达和静止雷达子孔径中心之间连线的中点；
[0043]极距为网格原点到任意场景点(x，y，0)的距离；
[0044]极角为极距与网格原点到任意场景点的连线之间的夹角；
[0045]为第k级子孔径层的第q个子孔径的中心对应的慢时间，为第k级子孔径层的第q个子孔径进行后向投影时所对应椭球的短半轴；
[0046][0046]和分别为第k级子孔径层的第q个子孔径对应的运动雷达和静止雷达子孔径的长度；
[0047]为第k级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像，为第k-1级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像，
[0048]为第k-1级子孔径层的第q个子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双站前视探地雷达快速时域成像方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：按照预设划分规则将根据运动雷达和静止雷达获得的合成孔径划分为多级子孔径层，每一级子孔径层的子孔径均包括至少两个上一级子孔径层的子孔径；根据划分后获得的第一级子孔径层，计算获得所述第一级子孔径层对应的子图像；根据各级子孔径层之间的对应关系以及所述第一级子孔径层对应的子图像，进行循环递归计算，获得各级子孔径层对应的子图像；根据各级子孔径层对应的子图像，计算获得全孔径最终图像；其中，所述第一级子孔径层包括多个子孔径。2.如权利要求1所述的双站前视探地雷达快速时域成像方法，其特征在于：各下一级子孔径层的子孔径与上一级子孔径层的子孔径的数量对应关系相同。3.如权利要求1所述的双站前视探地雷达快速时域成像方法，其特征在于，所述预设划分规则包括：运动雷达和静止雷达的合成孔径的孔径点数为L个，所述多级子孔径层的级数为K，每一级子孔径层均包括l个上一级子孔径层的子孔径；第一级子孔径层包括个子孔径，各所述第一级子孔径层的所述子孔径包括l个孔径点数；第k级子孔径层包括个子孔径，各所述第k级子孔径层的子孔径包括l个第k-1级子孔径层的所述子孔径；其中，L＝l
k
。4.如权利要求3所述的双站前视探地雷达快速时域成像方法，其特征在于，所述根据划分后获得的第一级子孔径层，计算获得所述第一级子孔径层对应的子图像中，具体包括以下步骤：生成第一级子孔径层的各子孔径的子图像网格；将第一级子孔径层的各子孔径对应的距离压缩回波信号后向投影到第一级子孔径层的各子孔径对应的子图像网格，相干叠加生成第一级子孔径层的各子孔径对应的子图像。5.如权利要求4所述的双站前视探地雷达快速时域成像方法，其特征在于：第一级子孔径层的第n个子孔径对应的子图像网格为第一级子孔径层的第n个子孔径对应的子图像网格为第一级子孔径层的第n个子孔径对应的子图像网格的极距采样间隔和极角采样间隔分别为：
第一级子孔径层的各子孔径对应的子图像为：其中，所述子图像网格的网格原点为对应的子孔径的中心；极距为网格原点到任意场景点(x,y,0)的距离，极角为极距与网格原点到任意场景点的连线之间的夹角；为第一级子孔径层的第n个子孔径的中心对应的慢时间，为第一级子孔径层的第n个子孔径进行后向投影时所对应椭球的短半轴；n个子孔径进行后向投影时所对应椭球的短半轴；和分别为第一级子孔径层的第n个子孔径对应的运动雷达和静止雷达子孔径的长度；s
rc
(
·
)为距离压缩回波信号，为第一级子孔径层的第n个子孔径所对应的积累时间，为运动雷达和静止雷达到第一级子孔径层的第n个子图像网格的距离之和。6.如权利要求3所述的双站前视探地雷达快速时域成像...

【专利技术属性】
技术研发人员：王大伟，杨罡，张娜，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：