非线性调频尺度成像的方法技术

技术编号:9764907 阅读:90 留言:0更新日期:2014-03-15 07:05
本发明专利技术是非线性调频尺度成像的方法,包括步骤如下:对冰川厚度探测雷达回波信号进行下变频、低通滤波、距离向和方位向傅立叶变换,获取并对二维频域回波信号在波数域的参考点进行相位补偿;对补偿后的波数域信号进行距离向傅里叶反变换,对距离多普勒域的距离徙动乘以非线性调频尺度因子做非线性调频尺度校正,对校正距离徙动的距离多普勒域信号进行距离向傅里叶变换,得到并对相位补偿和距离徙动校正的波数域信号进行距离聚焦,得到并对聚焦后的波数域信号进行距离向傅里叶反变换,对距离多普勒域信号进行方位向压缩和残留相位补偿,得到并对经过方位压缩和残留相位补偿的距离多普勒域信号进行方位向傅里叶反变换,得到雷达探测的冰川厚度图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于雷达成像
,涉及冰川厚度探测雷达非线性调频尺度(CS)成像方法。
技术介绍
上世纪末期以来,全球气候变暖导致极地冰川融化,从而造成海平面以每年2mm的速度上升,正威胁人类的生存空间。由于冰川具有对无线电波衰减小、冰体成层性和均质性好的优点,利用雷达进行冰川探测已被证明为一种有效的技术手段。使用合成孔径方法来完成冰川厚度探测雷达成像处理既可以提高信噪比,改善方位向的分辨率,同时又具有杂波抑制的效果,在冰川厚度测量中具有广泛的应用。然而传统的冰川探测雷达合成孔径均通过匹配滤波来实现,该方法需多次求解成像点与雷达之间的距离,同时匹配滤波固有的运算量巨大等问题,要求研究一种快速成像方法。非线性CS算法由于考虑了随距离线性变换的二次距离压缩,因此可适用于较宽的测绘带成像,同时无须插值即可实现距离徙动的校正,具有效率高的优点,并且因为方位向压缩是在距离多普勒域中进行,可以方便地与运动补偿方法结合起来。文献:刘光平.超宽带SAR高效成像算法研究.长沙:国防科学技术大学,2003.中提出了一种非线性CS改进算法,其主要思想是在二维频域补偿高阶耦合,只剩下非线性CS可以处理的耦合项,可以显著提高图像质量。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题为了解决传统的非线性CS算法仅适用于单层媒质成像,不能适应电磁波波速变化以及传播方向变化的问题,本专利技术目的是提供一种种修正的非线性调频尺度(ChirpScaling, CS)成像的方法,它能对电磁波在不同媒质界面产生的折射效应和不同媒质传播速度的变化进行自动校正,并能有效改善散射点的聚焦性能。( 二 )技术方案本专利技术提出一种修正的非线性调频尺度(Chirp Scaling,CS)成像的方法,所述非线性调频尺度成像的步骤如下:步骤S1:对冰川厚度探测雷达的原始回波信号进行下变频和低通滤波后,得到滤波后的回波信号,对滤波后的回波信号进行距离向傅立叶变换后,得到距离向傅立叶变换后回波信号,对距离向傅立叶变换后回波信号进行方位向傅立叶变换,得到回波信号二维频域;利用波数域与频域的对应关系,得到二维频域的回波信号在波数域中的频谱信号;步骤S2:对波数域的频谱信号中的参考点进行相位补偿,得到相位补偿的波数域的频谱信号;所述相位补偿的补偿函数H(kz,kx)如下公式(I)表示:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非线性调频尺度成像的方法,其特征是:所述非线性调频尺度成像的步骤如下:步骤S1:对冰川厚度探测雷达的原始回波信号进行下变频和低通滤波后,得到滤波后的回波信号,对滤波后的回波信号进行距离向傅立叶变换后,得到距离向傅立叶变换后回波信号,对距离向傅立叶变换后回波信号进行方位向傅立叶变换,得到回波信号二维频域;利用波数域与频域的对应关系,得到二维频域的回波信号在波数域中的频谱信号;步骤S2:对波数域的频谱信号中的参考点进行相位补偿,得到相位补偿的波数域的频谱信号;所述相位补偿的补偿函数H(kz,kx)如下公式(1)表示:H(kz,kx)=exp{j(h(kc+kz)2-kx2+nicedref(kc+kz)2-(kx/nice)2)}·exp{-j[D(kx)kc+kcD(kx)kzkc-kx22D3(kx)nice2kc(kzkc)2]nicedref}---(1)·exp(j13Y(kx)kz3)公式(1)中Y(kx)=Km1(kx)D(kx)[2-D(kx)]2Km3(kx;dref)[1-D(kx)]是三次相位补偿系数、kz表示基带波数、kx表示沿方位向波数、x表示极地探冰雷达探测平台与极地探冰雷达探测的点目标之间的水平距离、exp(·)表示指数函数、j为虚数因子、h为载机高度、kc表示载波波数、nice为冰层的折射率、ice表示折射率是冰层的、dref为参考点深度、ref表示深度为参考点深度、D(kx)为距离徙动因子、Km1(kx)为空变调频率的一次项系数、m表示调频斜率为空变调频斜率,Km(kx;dref)为参考深度处的空变调频斜率,z为冰雷达探测平台与极地探冰雷达探测的点目标之间的垂直距离;步骤S3:对补偿后的波数域的频谱信号进行距离向傅里叶反变换,得到距离多普勒域信号;步骤S4:对距离多普勒域中的距离徙动乘以非线性调频尺度因子做非线性调频尺度校正,得到校正了距离徙动的距离多普勒域信号;步骤S5:对校正了距离徙动的距离多普勒域信号进行距离向傅里叶变换,得到并对相位补偿和距离徙动校正的波数域的频谱信号进行距离聚焦,得到并对距离聚焦后的波数域的频谱信号进行距离向傅里叶反变换,得到距离多普勒域信号;步骤S6:对距离多普勒域信号进行方位向压缩和残留相位补偿,得到并对经过方位向压缩和残留相位补偿的距离多普勒域信号进行方位向傅里叶反变换,得到雷达探测的冰川厚度图像。...

【技术特征摘要】
1.一种非线性调频尺度成像的方法,其特征是:所述非线性调频尺度成像的步骤如下: 步骤S1:对冰川厚度探测雷达的原始回波信号进行下变频和低通滤波后,得到滤波后的回波信号,对滤波后的回波信号进行距离向傅立叶变换后,得到距离向傅立叶变换后回波信号,对距离向傅立叶变换后回波信号进行方位向傅立叶变换,得到回波信号二维频域;利用波数域与频域的对应关系,得到二维频域的回波信号在波数域中的频谱信号; 步骤S2:对波数域的频谱信号中的参考点进行相位补偿,得到相位补偿的波数域的频谱信号; 所述相位补偿的补偿函数H(kz,kx)如下公式(1)表示:2.如权利要求1所述的非线性调频尺度成像方法,其特征在于:得到二维频域的回波信号在波数域中的频谱信号的步骤包括如下: 步骤Sll:获取冰川厚度探测雷达的原始回波信号如下公式⑵表示: 3.如权利要求2所述的非线性调频尺度成像方法,其特征在于:步骤S2所述相位补偿的波数域的频谱信号S1G^...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵博王文鹏刘小军方广有
申请(专利权)人:中国科学院电子学研究所
类型:发明
国别省市:

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