【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于sar成像，具体涉及一种基于频谱正则化与频谱融合的加速轨迹前斜视sar成像方法。
技术介绍
1、雷达依靠其全天时、全天候的成像能力，在军事和民用领域都发挥了重要作用，sar(synthetic aperture radar，合成孔径雷达)也被越来越多的平台配备使用。当平台轨迹模型不再是匀速直线而是具有加速度时，现有的成像算法不再适用，需要研究适用于非匀速直线轨迹的算法以满足成像模型的变化。基于非匀速直线模型成像算法的研究对快速探测打击目标具有重要意义。
2、sar成像算法可以分为频域算法和时域算法。频域算法包括距离多普勒算法(range doppler algorithm,rda)、调频变标算法(chirp scaling algorithm,csa)、距离徙动算法(range migration algorithm,rma)和极坐标格式算法(polar formatalgorithm,pfa)等。引进匀加速度后，平台飞行速度随时间发生变化，成像模型不再是简单的匀速直线模型，加速度的存在会导致方位向的空变，也会使频谱的距离向和方位向二维耦合加重。应用频域算法成像时，会采用诸多近似，图像聚焦的精确性难以保证。
3、时域算法包括后向投影算法(back-projection algorithm,bpa)、在bpa的基础上为提高效率相继发展而来的快速后向投影算法(fast back-projection algorithm,fbpa)、快速分解后向投影算法(fast factorized back-
4、文章“focusing high-squint synthetic aperture radar data based onfactorized back-projection and precise spectrum fusion[j].remote sens,2019,11(24)”所提的hs_afbp算法是在匀速直线轨迹的基础上进行成像算法研究，但对于具有加速度的模型成像并不适用，聚焦效果不理想。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于频谱正则化与频谱融合的加速轨迹前斜视sar成像方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
2、一种基于频谱正则化与频谱融合的加速轨迹前斜视sar成像方法，包括：
3、根据装配有sar的运动平台的匀加速运动轨迹和生成的合成孔径长度，建立统一的极坐标系，在所述极坐标系下计算得出雷达到极坐标系中任意点目标p的瞬时斜视距离的表达式，根据所述瞬时斜视距离的表达式得到对应的回波信号的表达式；
4、利用第一预设公式对所述回波信号进行匹配滤波，得到脉冲压缩信号的表达式；
5、对所述脉冲压缩信号方位向的合成孔径进行等长度的子孔径划分，对划分后的子孔径利用bp算法进行子孔径成像，得到每个子孔径各自对应的子图像的波数谱，通过移位对所述子图像的波数谱进行校正；
6、通过距离向傅里叶变换将校正后的子图像的波数谱变换到距离频域，利用距离频域的校正函数对变换后的子图像的倾斜频谱进行波数谱正则化，得到正则化后的子图像的波数谱；
7、对所述正则化后的子图像的波数谱进行融合拼接得到全孔径波数谱；
8、对所述全孔径波数谱进行距离向逆傅里叶变换、方位向傅里叶变换，得到全孔径sar图像。
9、在本专利技术的一个实施例中，根据装配有sar的运动平台的匀加速运动轨迹和生成的合成孔径长度，建立统一的极坐标系，在所述极坐标系下计算得出雷达到极坐标系中任意点目标p的瞬时斜视距离的表达式，根据所述瞬时斜视距离的表达式得到对应的回波信号的表达式，包括：
10、根据装配有sar的运动平台的匀加速运动轨迹的表达式和生成的合成孔径的长度l，在成像平面内建立统一的极坐标系(r,θ)，所述极坐标系的原点位于合成孔径中心点o；其中，v表示初始速度，a表示加速度，tm表示慢时间；
11、在所述极坐标系下，根据第二预设公式计算tm时刻雷达到极坐标系中任意点目标p(rp,θp)的瞬时斜视距离的表达式r(x；rp,αp)；其中，所述第二预设公式为rp表示点目标p到合成孔径中心o的距离，αp＝sinθp，θp表示点目标p的波束斜视角；
12、根据第三预设公式和所述瞬时斜视距离的表达式r(x；rp,αp)计算得出所述回波信号的表达式sr(τ,x)；其中，所述第三预设公式为δt表示双程时间延迟，δt＝2r(x；rp,αp)/c，c表示光速，rect()表示矩形窗函数，τ表示快时间，tp表示脉冲宽度，fc表示载频，γ表示调频率，exp()表示指数函数。
13、在本专利技术的一个实施例中，所述第一预设公式包括：
14、
15、其中，sm(τ,x)表示脉冲压缩信号的表达式，sinc表示sinc函数，由sinc(q)＝sin(πq)/πq表示，krc表示距离波数，krc＝4π/λ，λ表示载频对应的波长。
16、在本专利技术的一个实施例中，对所述脉冲压缩信号方位向的合成孔径进行等长度的子孔径划分，包括：
17、对所述脉冲压缩信号sm(τ,x)在方位向上，将长度为l的合成孔径划分为具有相等长度l的nsub个子孔径，其中，l＝l/nsub；设每个子孔径包括的脉冲数为k、第u个子孔径中心对应的时间点为tu，得到子孔径的每一个脉冲对应的时间点为tk+tu，
18、在本专利技术的一个实施例中，所述对划分后的子孔径利用bp算法进行子孔径成像，得到每个子孔径各自对应的子图像的波数谱，包括：
19、对所述子孔径中的某一网格点(r,α)的邻域像素，利用第四预设公式进行计算得到子图像的脉冲响应函数iu(r,α)；其中，所述第四预设公式为xu为第u子孔径的中心，x∈[-l/2,l/2]，α＝sinθ，δr(x；rp,α)为所述雷达到任意点目标的距离与所述雷达到任意像素点的距离之差，所述距离之差的表达式为δr(x；rp,α)＝r(x；rp,αp)-r(x；rp,α)；
20、对所述距离之差δr(x；rp,α)基于二次泰勒展开进行相应处理，得到处理后的距离之差δr′(x；rp,α)；
21、根据所述处理后的距离之差δr′(x；rp,α)对所述子图像的脉冲响应函数iu(r,α)进行化简得到化简后的子图像的脉冲响应函数i′u(r,α)；
22、根据所述化简后的子图像的脉冲响应函数i本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于频谱正则化与频谱融合的加速轨迹前斜视SAR成像方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于频谱正则化与频谱融合的加速轨迹前斜视SAR成像方法，其特征在于，所述根据装配有SAR的运动平台的匀加速运动轨迹和生成的合成孔径长度，建立统一的极坐标系，在所述极坐标系下计算得出雷达到极坐标系中任意点目标P的瞬时斜视距离的表达式，根据所述瞬时斜视距离的表达式得到对应的回波信号的表达式，包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于频谱正则化与频谱融合的加速轨迹前斜视SAR成像方法，其特征在于，所述第一预设公式包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于频谱正则化与频谱融合的加速轨迹前斜视SAR成像方法，其特征在于，对所述脉冲压缩信号方位向的合成孔径进行等长度的子孔径划分，包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于频谱正则化与频谱融合的加速轨迹前斜视SAR成像方法，其特征在于，所述对划分后的子孔径利用BP算法进行子孔径成像，得到每个子孔径各自对应的子图像的波数谱，包括：
6.根据权利要求5所述的一种基于频谱正则化与频谱融合
7.根据权利要求6所述的一种基于频谱正则化与频谱融合的加速轨迹前斜视SAR成像方法，其特征在于，所述高阶相位误差QPE的表达式，包括：
8.根据权利要求7所述的一种基于频谱正则化与频谱融合的加速轨迹前斜视SAR成像方法，其特征在于，所述通过移位对所述子图像的波数谱进行校正，包括：
9.根据权利要求8所述的一种基于频谱正则化与频谱融合的加速轨迹前斜视SAR成像方法，其特征在于，所述通过距离向傅里叶变换将校正后的子图像的波数谱变换到距离频域，利用距离频域的校正函数对变换后的子图像的倾斜频谱进行波数谱正则化，得到正则化后的子图像的波数谱，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于频谱正则化与频谱融合的加速轨迹前斜视sar成像方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于频谱正则化与频谱融合的加速轨迹前斜视sar成像方法，其特征在于，所述根据装配有sar的运动平台的匀加速运动轨迹和生成的合成孔径长度，建立统一的极坐标系，在所述极坐标系下计算得出雷达到极坐标系中任意点目标p的瞬时斜视距离的表达式，根据所述瞬时斜视距离的表达式得到对应的回波信号的表达式，包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于频谱正则化与频谱融合的加速轨迹前斜视sar成像方法，其特征在于，所述第一预设公式包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于频谱正则化与频谱融合的加速轨迹前斜视sar成像方法，其特征在于，对所述脉冲压缩信号方位向的合成孔径进行等长度的子孔径划分，包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于频谱正则化与频谱融合的加速轨迹前斜视sar成像方法，其特征在于，所述对划分后的子孔径利用bp算法进...
【专利技术属性】
技术研发人员：冉磊，王佳妮，刘峥，谢荣，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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