本发明专利技术提供了一种俯冲模型非线性频率变标的聚束合成孔径雷达成像方法，对收集的雷达的聚束全孔径回波数据，依次进行如下处理：方位deramp处理，距离dechirp处理，残余视频相位校正，三次相位补偿，频率变标，距离补偿，方位补偿，一致补偿，最后将一致补偿后的数据进行方位向IFFT，得到最终的SAR图像。本发明专利技术方法通过方位向的deramp处理，解决了聚束SAR的方位频谱混叠问题，采用非线性频率变标处理，增大了距离向的聚焦深度，在俯冲模型下实现较大距离聚焦深度下的高精度聚束SAR成像。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种俯冲模型非线性频率变标的聚束合成孔径雷达(SAR)成像方法，属于信号处理
技术介绍
合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)是一种具备高分辨能力的微波成像雷达。将SAR应用到导弹末制导中，SAR导引头将所获取的包含地面场景信息的图像与自带的电子图像进行匹配，由空间几何关系推算出导引头的位置坐标，修正惯性导航系统的积累误差，从而提高制导精度，进行精确打击。在导弹的末制导阶段，由于SAR工作在俯冲模式，因此其与常规的机载SAR最大不同之处在于雷达平台与地面目标的垂直高度随时间而变化，这就使得俯冲模型下的SAR回波信号特征有别于常规平飞模型下的回波信号特征，从而导致常规SAR成像方法不能直接应用于俯冲模型下的SAR成像处理。秦玉亮等提出了一种基于距离-多普勒算法的俯冲弹道条件下的SAR成像方法，该方法在没有增加成像复杂性的基础上实现了非直线孔径的成像处理，但其处理大斜视的能力较差，且成像精度较低，不适于精确制导。易予生等将改进的调频变标方法应用到大场景的弹载俯冲SAR成像处理中，适用于宽测绘带的侧视成像，但其能处理的斜视角较小。周鹏等提出了一种新的弹载SAR高分辨成像方法，该方法相比传统方法具有良好的效果，但其在求解斜距时使用了高阶近似，导致成像结果有误差。张刚等提出了基于直线斜飞弹道的弹载SAR成像方案，对于SAR末制导的工程化提供了有益借鉴，但其采用的算法需进行2维插值操作，大大降低了算法的处理效率。 1999年Josef等提出了一种聚束SAR成像处理的频率变标(FrequencyScaling, FS)方法,该方法能处理事先经过距离向dechirp-on_receive操作的回波数据，这也是FS方法区别于调频变标(Chirp Scaling，CS)方法的最大不同所在，但该方法在进行二次距离压缩(Secondary Range Compression, SRC)时忽略了距离调频率随距离的空变特性，故其在大斜视和较大距离幅宽时的处理效果较差。考虑到距离调频率随距离的空变性,Lihua等提出了一种基于非线性频率变标(Nonlinear Frequency Scaling, NFS)的聚束SAR成像方法，该方法有效补偿了距离调频率随距离的线性变化，能处理较大斜视角下的聚束成像，但成像的精度需要进一步提高。结合方位deramp和NFS，吴勇等提出了一种适用于大斜视聚束SAR成像方法，该方法在有效解决方位频谱混叠问题的同时能实现较大斜视角的聚束成像处理，但该方法应用在俯冲模型下将带来较大误差。
技术实现思路
本专利技术针对现有聚束SAR成像方法中，存在的成像精度需要进一步提高问题，并根据俯冲模型下回波信号的固有特性，提出一种，该方法能够处理俯冲模型下聚束合成孔径雷达(SAR)全孔径回波数据，实现较大斜视角的高精度聚束成像。本专利技术所提供的合成孔径雷达成像方法应用的模型如下雷达以恒加速度a沿YOZ平面直线AB飞行，观测区域在XOY平面上，在整个观测时间Tsptrt里，波束中心始终照射观测区域中的中心点目标P。，设Ptl为观测区域中除P。外的任意一点；在观测中心时刻t =O时，雷达位于Z轴上的A点，经过时间t后雷达位于B点；雷达位于A点时,雷达速度为Vtl,雷达与地面的高度为Htl,雷达与点目标P。的距离为R。，点目标P。对应的下视角为Y，点目标P。的地面等效斜视角为Θ，点目标P。对应的斜视角为炉》雷达与点目标Ptl的距离为Rtl ；雷达位于B点时，雷达与点目标P0的距离本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种俯冲模型非线性频率变标的聚束合成孔径雷达成像方法，其特征在于，应用该方法的模型是：雷达以恒加速度a沿YOZ平面直线AB飞行，观测区域在XOY平面上，在整个观测时间Tspot里，波束中心始终照射观测区域中的中心点目标Pc，设P0为观测区域中除Pc外的任意一点；在观测中心时刻t＝0时，雷达位于Z轴上的A点，经过时间t后雷达位于B点；雷达位于A点时，雷达速度为v0，雷达与地面的高度为H0，雷达与点目标Pc的距离为Rc，点目标Pc对应的下视角为γ，点目标Pc的地面等效斜视角为θ，点目标Pc对应的斜视角为?雷达与点目标P0的距离为R0；雷达位于B点时，雷达与点目标P0的距离R(t)为：参数?参数β＝vzcosγ+vysinγcosθ，az表示雷达沿Z方向的加速度分量，ay表示雷达沿Y方向的加速度分量，vz表示雷达速度v0沿Z方向的速度分量，vy表示雷达速度v0沿Y方向的速度分量；具体该合成孔径雷达成像方法的步骤为：步骤一，方位deramp处理：将合成孔径雷达原始回波数据s0(τ,t)与方位deramp因子HDER(t)进行卷积操作，得到方位deramp处理后的数据s1(τ,t)；τ代表距离时间，t代表方位时间；SAR原始回波数据s0(τ,t)表示为：其中，常数A0表示信号幅度，?为距离矩形包络，Tp为发射信号的脉冲宽度，c为光速，?为方位矩形包络，指数exp表示数据的相位，第一个指数项为方位相位，第二个指数项是距离相位；λ表示雷达波长，Kr是发射信号的调频率；步骤二，距离dechirp处理：将数据s1(τ,t)与距离dechirp因子HDEC(τ)相乘，得到距离dechirp处理后的数据s2(τ,t)；步骤三，残余视频相位校正：对数据s2(τ,t)进行距离向快速傅里叶变换(FFT)，得到数据s3(fτ,t)，将数据s3(fτ,t)与残余视频相位(RVP)的校正因子HRVP(fτ)相乘，得到数据s4(fτ,t)，再对数据s4(fτ,t)进行距离向快速傅里叶逆变换(IFFT)，得到数据s5(τ,t)；fτ表示距离频率；步骤四，三次相位补偿：对数据s5(τ,t)进行方位向FFT，将变换得到的数据s6(τ,f)与三次相位补偿因子HCUB(τ,f)相乘，得到数据s7(τ,f)；f表示方位频率；步骤五，频率变标：对三次相位补偿后的数据s7(τ,f)进行距离向FFT，将变换后的数据s8(fτ,f)与频率变标因子HFS(fτ,f)相乘，得到数据s9(fτ,f)；步骤六，距离补偿：对频率变标后的数据s9(fτ,f)进行距离向IFFT，将变换后的数据?s10(τ,f)与距离补偿因子HRF(τ,f)相乘，得到数据s11(τ,f)；步骤七，方位补偿：将距离补偿后的数据s11(τ,f)与方位补偿因子HAF(τ,f)相乘，得到数据s12(τ,f)；步骤八，一致补偿：对方位补偿后的数据s12(τ,f)进行距离向FFT，将变换后的数据s13(fτ,f)与一致补偿因子HBV(fτ,f)相乘，得到数据s14(fτ,f)；对一致补偿后的数据s14(fτ,f)进行方位向IFFT，得到最终的SAR图像。FDA00002553540200011.jpg,FDA00002553540200012.jpg,FDA00002553540200013.jpg,FDA00002553540200014.jpg,FDA00002553540200015.jpg,FDA00002553540200016.jpg...
【技术特征摘要】
1.一种俯冲模型非线性频率变标的聚束合成孔径雷达成像方法，其特征在于，应用该方法的模型是雷达以恒加速度a沿YOZ平面直线AB飞行，观测区域在XOY平面上，在整个观测时间Tsptrt里，波束中心始终照射观测区域中的中心点目标P。，设Ptl为观测区域中除P。外的任意一点；在观测中心时刻t = O时，雷达位于Z轴上的A点，经过时间t后雷达位于B点；雷达位于A点时，雷达速度为Vtl，雷达与地面的高度为Htl，雷达与点目标P。的距离为Re,点目标P。对应的下视角为Y，点目标P。的地面等效斜视角为Θ，点目标P。对应的斜视角为雷达与点目标Po的距离为Rtl;雷达位于B点时，雷达与点目标Ptl的距离R(t)为2.根据权利要求1所述的合成孔径雷达成像方法，其特征在于，步骤一中所述的方位 deramp 因子 Hdek (t)为HDEK(t) = exp {j π Kareft2}，参数 Kareif 为3.根据权利要求1所述的合成孔径雷达成像方法，其特征在于，步骤二中所述的距离 dechirp 因子 Hdec( τ )为Zf...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐华平，肖忠源，李春升，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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