[發明專利]一種一動一靜雙基地合成孔徑雷達成像方法

無效

• 申請號: 200910080472.1
• 申請日: 2009-03-19
• 公開（公告）號: CN101509976A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: 曾濤;溫亮;胡程;龍騰
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S7/285
• 代理公司: 北京理工大學專利中心
• 代理人: 張利萍

1.一種一動一靜雙基地合成孔徑雷達成像方法，實現過程如下：

動態SAR發射機向偵測目標發出雷達信號，靜止接收機接收偵測目標反射回來的雷達信號，其特征在于，在靜止接收機中，

(1)對偵測目標反射回來的雷達信號進行處理，得到雷達回波數據，得到的雷達回波數據S(t，t_n)表示為：

s(t,tn)=∫∫Ωδ(X,Y)p(t-τ(tn;X,Y))exp(-j2πR(tn;X,Y)λ)dXdY---(1)]]>

式(1)中，t為距離快時間變量；t_n為方位慢時間變量；λ為發射信號波長；(X，Y)為目標位置坐標；Ω為目標場景區域；δ(X，Y)為目標的后向散射系數；p(t)為發射的基帶信號，τ(t_n；X，Y)為發射機到目標再到接收機的傳播時間，p(t-τ(t_n；X，Y))即為存在時間延遲的基帶信號；R(t_n；X，Y)為第n個脈沖發射時刻點目標的斜距，即從發射機到點目標再到接收機的距離長度之和；j為虛數單位；其中，R(t_n；X，Y)表達式為：

R(tn;X,Y)=(vttn-X)2+(yt0-Y)2+zt02+(xr-X)2+(yr-Y)2+zr2---(2)]]>

式(2)中，v_t為發射機運動速度，發射機在合成孔徑中心的坐標為(0，y_t0，z_t0)，為運動的發射機相對于目標的斜距，接收機的位置始終不動，其坐標為(x_r，y_r，z_r)；為接收機相對于目標的斜距；

(2)對步驟(1)生成的雷達回波數據S(t，t_n)進行二維頻域轉換，得到目標的距離和方位二維頻域數據，對所得二維頻域數據進行距離頻域匹配濾波處理，得到抵消距離向頻域相位后的目標回波二維頻域數據的相位Φ(k_r，k_x)，表達式為：

Φ(kr,kx)=-kr2-kx2·(yt0-Y)2+zt02-kxX-kr(xr-X)2+(yr-Y)2+zr2---(3)]]>

式(3)中，k_r為距離向波數，寫為2π(f+f₀)/c，f為距離向頻率，f₀為發射載波頻率，c為光速；k_x為方位向波數，寫為2πf_d/v_t，f_d為方位多普勒頻率；因此，二維頻域數據S(k_r，k_x)表示為：

S(k_r，k_x)＝∫∫_Ωδ(X，Y)exp(jΦ(k_r，k_x))dXdY?????????????(4)

式(4)中，k_r為距離向波數；k_x為方位向波數；j為虛數單位；Ω為目標場景區域；δ(X，Y)為目標的后向散射系數；(X，Y)為目標位置坐標；

(3)對經步驟(2)濾波處理后得到的目標回波頻域相位Φ(k_r，k_x)進行泰勒展開，得到目標回波頻域相位Φ(k_r，k_x)與目標位置坐標(X，Y)間的線性關系，之后，對目標回波頻域相位Φ(k_r，k_x)進行相位補償；對補償后的相位的空變性進行分析，確定出對目標場景成像的范圍，即：

為保證目標的聚焦程度以π/4作為相位誤差的界限，得到對目標空變特性能夠容忍的場景尺寸如下：

|X|<ρX|μ+v|RX2λ|μ||Y|<ρX|μ+v|RY2λ|μ|---(5)]]>

其中

μ=yt0yt02+zt021RX=1yr2+zr2v=yryr2+zr21RY=|vzt02μ(yt02+zt02)3-zr2(yr2+zr2)3|---(6)]]>

式(5)、(6)中，ρ_X為地面方位向分辨率大小，(0，y_t0，z_t0)為孔徑中心時刻發射機的位置坐標，(x_r，y_r，z_r)為接收機位置坐標；

(4)對步驟(3)中經過相位補償后的二維頻域數據S(k_r，k_x)進行波束域映射和非線性插值，使得目標位置坐標(X，Y)的回波頻域數據Δ(k_r，k_x)的相位與波束域參數(k_X，k_Y)之間構成線性關系，以便能夠使用快速傅立葉變換算法進行成像；

在對目標回波頻域相位Φ(k_r，k_x)進行相位補償之后，目標的二維頻域表達式是距離波束參數k_r與方位波束參數k_x的關系式，其中k_r與k_x是相互耦合的；雖然目標回波頻域相位Φ(k_r，k_x)與目標位置坐標(X，Y)間是線性關系，但是Φ(k_r，k_x)與k_r和k_x卻不是線性關系；因此需要進行波數域的映射，找到與目標位置坐標(X，Y)一一映射的波數域集合(k_X，k_Y)，并且(k_X，k_Y)可以通過(k_r，k_x)集合經非線性插值得到；同理，當(k_X，k_Y)與(k_r，k_x)滿足如下關系時：

kX=kx-krxrxr2+yr2+zr2kY=-yt0kr2-kx2yt02+zt02-kryrxr2+yr2+zr2---(19)]]>

所得到的(k_X，k_Y)與(X，Y)構成傅立葉變換對的關系，并且k_X與k_Y相互正交，也就是說兩者解耦合；同樣，從式(19)可以知道由已有的樣本波數域數據(k_r，k_x)得到解耦合的波數域數據(k_X，k_Y)，需要經過復雜的非線性插值；

經過非線性插值后的回波頻域數據Δ(k_r，k_x)表達式為：

Δ(k_X，k_Y)＝∫∫_Ωδ(X，Y)exp(-jk_XX-jk_YY)dXdY

???????????????????????????????????????????????????(7)

(5)對經步驟(4)處理后的二維頻域數據Δ(k_r，k_x)進行距離向快速逆傅立葉變換，得到目標距離向的圖像，然后進行方位向快速逆傅立葉變換，得到目標方位向的圖像；距離向圖像和目標方位向圖像相結合，即為目標的二維圖像；最后，結合步驟(3)得到的目標場景成像的范圍，選取出最終的目標圖像。