一种方位向多波束合成孔径雷达成像仿真方法技术

本发明专利技术属于遥感影像技术领域，尤其涉及一种方位向多波束合成孔径雷达成像仿真方法。本发明专利技术利用合成孔径雷达中的多相位中心方位向多波束技术，为了获取高分辨率宽测绘带SAR成像，降低系统的脉冲重复频率，方位向欠采样会导致单个子波束接收回波出现多普勒模糊。系统采用一发多收的均匀阵列模式，利用空间采样代替时间采样保证方位向采样率满足奈奎斯特采样准则，实质是利用等效相位中心原理使一发多收等效为等效阵元的自发自收。对点目标回波信号模型进行处理，采用CS成像算法对SAR成像合理、有效的抑制目标的旁瓣，从而提高目标的成像性能，使方位向多波束SAR的关键参数满足预设指标。设指标。设指标。

【技术实现步骤摘要】
一种方位向多波束合成孔径雷达成像仿真方法


[0001]本专利技术属于遥感影像
，尤其涉及一种方位向多波束合成孔径雷达成像仿真方法。

技术介绍

[0002]合成孔径雷达(SAR)是一种高分辨率成像雷达，可以在能见度极低的气象条件下得到类似光学照相的高分辨雷达图像。利用雷达与目标的相对运动把尺寸较小的真实天线孔径用数据处理的方法合成一较大的等效天线孔径的雷达，也称综合孔径雷达。合成孔径雷达的特点是分辨率高，能全天候工作，能有效地识别伪装和穿透掩盖物。所得到的高方位分辨力相当于一个大孔径天线所能提供的方位分辨力。合成孔径雷达的首次使用是在20世纪50年代后期，装载在RB
‑
47A和RB
‑
57D战略侦察飞机上。经过近60年的发展，合成孔径雷达技术已经比较成熟，各国都建立了自己的合成孔径雷达发展计划，各种新型体制合成孔径雷达应运而生，在民用与军用领域发挥重要作用。
[0003]近年来，对高分辨率的研究是SAR的重点研究方向之一，传统SAR由于受到最小面积的约束，其方位向分辨率与测绘带宽度两者相互制约，有研究学者提出了方位向多波束SAR系统，根据系统复杂度、信号处理复杂度、成像性能及信号模型等方面考虑，详细分析DPC
‑
MABSAR的回波模型及成像过程，采用线性调频变标(CS:ChirpScaling)成像算法，对点目标回波信号进行处理并对其成像的性能进行分析。但现有的线性调频变标成像算法针对SAR成像存在目标的旁瓣，进而无法有效提高目标的成像性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对上述的线性调频变标成像算法在SAR成像时所存在的技术问题，提出一种方法简单、操作方便且SAR成像可有效的抑制目标的旁瓣，从而来提高目标的成像性能的方位向多波束合成孔径雷达成像仿真方法。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为，本专利技术提供一种方位向多波束合成孔径雷达成像仿真方法，包括以下步骤：
[0006]a、首先采用一发多收的均匀阵列模式，以天线0发射脉冲线性调频信号，所有天线同时接收回波信号并且以天线0为参考天线，经过等效相位中心误差补偿之后，将不同接收子天线的等效相位中心进行地交叉排列得到重构方位信号采样序列，求解天线0发射的脉冲线性调频信号表达式为：
[0007][0008]其中表示距离向快时间，为脉冲信号的窗函数，f0为信号的载频，k
r
是的调频斜率，j是虚数单位，脉冲宽度为T
p
，信号宽度为B；
[0009]b、经a步骤后，求解点目标回波信号表达式：
[0010][0011]其中，r为雷达到目标的最近距离，R(t
i
)为雷达到目标的瞬时距离，为距离向快变时间，t
i
为方位向慢时间，c为光速，λ为雷达工作波长，为发射脉冲包络，a(t
i
)为天线加权函数，j为虚数单位，k
r
为发射信号的线性调频斜率。
[0012]c、采用CS成像处理算法，实现高分辨率宽测绘带，进而得到目标三维方位向多波束SAR成像。
[0013]作为优选，所述a步骤中，为了保证重构方位向采样序列是均匀采样，脉冲重复频率PRF与等效脉冲重复频率PRF
e
需要满足：
[0014][0015][0016]作为优选，所述c步骤包括以下步骤：
[0017]c1、利用驻定相位原理，对点目标回波信号沿慢变时间做傅里叶变换，转换到距离多普勒频域，与CS因子相乘，完成距离迁移；
[0018]c2、将信号转换到二维频域，通过与距离补偿因子相乘完成距离迁徙校正、距离压缩和二次距离压缩；
[0019]c3、在进行距离向逆傅里叶变换将信号变换到距离多普勒域，通过与方位补偿因子相乘完成方位压缩；
[0020]c4、根据多相位中心方位向多波束SAR系统原理，实现高分辨宽测绘带，得到目标三维方位向多波束SAR成像。
[0021]作为优选，所述c1步骤的实现公式为：
[0022][0023][0024][0025][0026]其中，t
i
为慢变时间，为CS因子，f为方位向慢时间的频率，为频域内方位向慢时间，K
s
发射信号频域的线性调频斜率，r
ref
为频域内雷达到目标的瞬时距离，C
s
(f)为频域内雷达到目标的瞬时距离，c为光速，λ为雷达工作波长，r为雷达到目标的最近距离，V频域内雷达到目标的瞬时速度。
[0027]作为优选，所述c2步骤的实现公式为：
[0028][0029]其中，为距离向快变时间的频率。
[0030]作为优选，所述c3的实现公式为：
[0031][0032]其中，位补偿因子
[0033]与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于，
[0034]本专利技术利用合成孔径雷达中的多相位中心方位向多波束技术，为了获取高分辨率宽测绘带SAR成像，降低系统的脉冲重复频率，方位向欠采样会导致单个子波束接收回波出现多普勒模糊。系统采用一发多收的均匀阵列模式，利用空间采样代替时间采样保证方位向采样率满足奈奎斯特采样准则，实质是利用等效相位中心原理使一发多收等效为等效阵元的自发自收。对点目标回波信号模型进行处理，采用CS成像算法对SAR成像合理、有效的抑制目标的旁瓣，从而提高目标的成像性能，使方位向多波束SAR的关键参数满足预设指标。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1是本专利技术一种方位向多波束合成孔径雷达成像仿真方法的流程图；
[0037]图2是本专利技术一种方位向多波束合成孔径雷达成像仿真方法中多相位中心方位向多波束SAR系统模型图；
[0038]图3是本专利技术一种方位向多波束合成孔径雷达成像仿真方法中等效相位中心排列示意图；
[0039]图4是本专利技术一种方位向多波束合成孔径雷达成像仿真方法中CS成像算法流程图；
[0040]图5是单个子波束成像结果示意图；
[0041]图6是多波束成像结果示意图；
[0042]图7是单波束CS成像示意图；
[0043]图8是多波束CS成像示意图。
具体实施方式
[0044]为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0045]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种方位向多波束合成孔径雷达成像仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：a、首先采用一发多收的均匀阵列模式，以天线0发射脉冲线性调频信号，所有天线同时接收回波信号并且以天线0为参考天线，经过等效相位中心误差补偿之后，将不同接收子天线的等效相位中心进行地交叉排列得到重构方位信号采样序列，求解天线0发射的脉冲线性调频信号表达式为：其中表示距离向快时间，为脉冲信号的窗函数，f0为信号的载频，k
r
是的调频斜率，j是虚数单位，脉冲宽度为T
p
，信号宽度为B；b、经a步骤后，求解点目标回波信号表达式：其中，r为雷达到目标的最近距离，R(t
i
)为雷达到目标的瞬时距离，为距离向快变时间，t
i
为方位向慢时间，c为光速，λ为雷达工作波长，为发射脉冲包络，a(t
i
)为天线加权函数，j为虚数单位，k
r
为发射信号的线性调频斜率。c、采用CS成像处理算法，实现高分辨率宽测绘带，进而得到目标三维方位向多波束SAR成像。2.根据权利要求1所述的方位向多波束合成孔径雷达成像仿真方法，其特征在于，所述a步骤中，为了保证重构方位向采样序列是均匀采样，脉冲重复频率PRF与等效脉冲重复频率PRF
e
需要满足：需要满足：3.根据权利要求2所述的方位向多波束...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯炫，思黛蓉，郭强，曹豪，潘冬，
申请(专利权)人：陕西建材科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：