[發明專利]一種流結構非勻速直線運動合成孔徑雷達成像方法

有效

• 申請號: 201310094633.9
• 申請日: 2013-03-22
• 公開（公告）號: CN103197315A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 師君;張曉玲;馬龍
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 曾磊

技術領域

本發明屬于雷達技術領域，它特別涉及了合成孔徑雷達成像技術領域。

背景技術

高精度成像處理方法是合成孔徑雷達研究領域的重要問題之一，高精度合成孔徑雷達圖像對于提高SAR干涉相位提取精度、圖像識別精度，以及擴展合成孔徑雷達應用范圍具有重要意義。根據本發明人了解以及已發表的文獻，例如：文獻：H.Cantalloube;P.Dubois-Fernandez,“Airborne?X-band?SAR?imaging?with10cm?resolution:technical?challenge?and?preliminary?results”,IEE?Proceedings-Radar,Sonar?and?Navigation,vol.153,Issue:2,pp.163-176,2006，和文獻WeiXian?Tan;DaoJing?Li;Wen?Hong,“Airborne?Spotlight?SAR?Imaging?with?Super?High?Resolution?based?on?Back-Projection?and?Autofocus?Algorithm”,IEEE?International?Geoscience?and?Remote?Sensing?Symposium(IGARSS),2008,vol.4,pp.1300-1303，后向投影算法由于其成像精度高、運動補償效果好，成為高精度合成孔徑雷達成像處理的重要方法之一，但同時也存在運算量大的問題。

為了克服后向投影算法運算量大的問題，滿足實際合成孔徑雷達數據處理的需要，目前一般可以采用FPGA或GPU等并行技術提高處理效率。在對實際合成孔徑雷達數據進行成像時，需要處理的數據量很大，目前的FPGA和GPU平臺的內存無法滿足SAR實際成像處理應用的要求，影響了后向投影算法在實際中的應用。

發明內容

為了克服后向投影算法在FPGA和GPU平臺上內存消耗量大的缺點，本發明提出了一種流結構非勻速直線運動合成孔徑雷達成像方法。該方法通過對傳統后向投影算法進行流結構改進，使得成像處理過程的內存消耗量與合成孔徑雷達圖像的方位向長度無關，從而保證了該算法在FPGA和GPU等高速并行平臺上處理大批量數據的可能性，并且能夠實現非勻速直線運動誤差補償。

為了方便描述本發明的內容，首先作以下術語定義：

定義1、合成孔徑雷達斜視偏移

合成孔徑雷達斜視偏移是指由于合成孔徑雷達天線波束方向與天線運動方向不垂直而導致的地面波束照射區域中心運動方向分量與合成孔徑雷達天線相位中心運動方向分量之間的偏移。假設合成孔徑雷達斜視角為θ，雷達到目標的距離為R，則斜視偏移可計算為：Disp_sq=R×tan(θ)。

定義2、二維圖像空間

二維圖像空間是指合成孔徑雷達圖像所在的平面，一般是由合成孔徑雷達波束視線方向和合成孔徑雷達運動方向確定的平面，也可以是地平面、海平面等，本發明中以合成孔徑雷達運動方向作為二維圖像空間的y軸方向。

定義3、合成孔徑雷達原始數據文件

合成孔徑雷達原始數據文件是指合成孔徑雷達工作過程中，用來記錄原始回波數據以及相關輔助信息，如脈沖重復周期序號，的文件。在已知合成孔徑雷達原始數據文件名稱和所需讀取的脈沖重復周期序號時，可以從合成孔徑雷達原始數據文件中獲得該脈沖重復周期序號對應時刻合成孔徑雷達所采集到的回波數據。

定義4、合成孔徑雷達天線相位中心數據文件

合成孔徑雷達天線相位中心數據文件是指合成孔徑雷達工作過程中，用來記錄各脈沖重復周期序號時刻天線相位中心位置以及相關輔助信息，如脈沖重復周期序號，的文件。在已知合成孔徑雷達天線相位中心數據文件名稱和所需讀取的脈沖重復周期序號時，可以從合成孔徑雷達天線相位中心數據文件中獲得該脈沖重復周期序號對應時刻合成孔徑雷達天線相位中心位置。

定義5、標準的合成孔徑雷達距離壓縮和插值方法

標準的合成孔徑雷達距離壓縮是指采用線性調頻信號脈沖壓縮方法進行的合成孔徑雷達距離壓縮，標準的合成孔徑雷達距離向插值方法是指采用頻域補零方法進行的sinc插值處理。在實際處理中，距離壓縮和插值經常作為同一個步驟出現，稱為標準的合成孔徑雷達距離壓縮和插值方法。詳細內容可參考文獻：Ian?G.Cumming等著,洪文等譯.合成孔徑雷達成像——算法與實現.北京:電子工業出版社,2007。

定義6、外部存儲設備