[發明專利]臨近空間慢速平臺SAR成像方法

有效

• 申請號: 201310142841.1
• 申請日: 2013-04-23
• 公開（公告）號: CN103235309A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 楊建宇;夏永紅;李文超;黃鈺林;蔣文;宋雷權;袁野
• 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: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 周永宏

1.一種臨近空間慢速平臺SAR成像方法，具體包括如下步驟：

步驟一：獲取目標回波；

慢速運動平臺沿y軸運動，速度為v，參考原點設為場景中心，零時刻記為正側視模式下波束中心位于場景坐標系原點處，平臺零時刻位置坐標記為(x₀,0,h₀)，場景中任一目標場景P(x,y)的位置坐標記為(x,y,0)，散射系數記為σ(x,y)；慢速平臺SAR零時刻位置與場景坐標系原點間的距離記為；天線波束先指向后斜視區域，發射一個脈沖，錄取回波后指向正側視區域，在正側視區域發射一個脈沖，錄取回波后指向前斜視區域，在前斜視區域發射一個脈沖，錄取回波后再指向后斜視區域，依此順序錄取目標場景回波；三種模式下的方位時間分別記為后斜視t₁、正側視t₂、前斜視t₃，其中,t_i∈PRI·{i?i+3?i+6?i+9…}，PRI為方位向脈沖重復間隔，距離歷史為R(ti;x,y)=(x-x0)2+(y-vti)2+h02]]>，i=1,2,3；

設發射信號為線性調頻信號S(τ)=rect[τTr]exp(jπKrτ2+j2πf0τ)]]>，其中，τ為快時間變量，K_r為調頻斜率，T_r為脈沖時寬，f₀為載頻；

從目標場景P(x,y)反射的回波經下變頻后表達式為：

SLOSi(τ,ti)=∫∫LOSiσ(x,y)rect[τ-τd(ti;x,y)Tr]ωa[ti-td(y)Ta]]]>

×exp{jπKr[τ-2R(ti;x,y)c]2},=1,2,3]]>

×exp{-j4πf0R(ti;x,y)/c}dxdy]]>

其中，t_d(y)=y/v，τ_d(t_i;x,y)=2R(t_i;x,y)/c是雙程回波延遲，rect[·]和ω_a[·]分別表示快時間域和慢時間域的窗函數，T_a是慢時間域的窗寬度，LOSi表示不同波束視線下的工作模式，i表示序號；

步驟二：數據重排；

將獲取到的回波數據按后斜視、正側視、前斜視三種模式進行重排，同一種模式下的回波數據排在一起：第{1?4?7?10……}個脈沖回波排在一起，第{2?5?8?11……}個脈沖回波排在一起，第{3?6?9?12……}個脈沖回波排在一起；

步驟三：距離向脈沖壓縮；

構造脈沖壓縮頻域匹配函數:，其中,f_η是方位向頻率。

脈沖壓縮后，信號表示為：

SLOSi_rc(τ,ti)=∫∫LOSiσ(x,y)pr[τ-τd(ti;x,y)Tr]ωa[ti-td(y)Ta],i=1,2,3;]]>

×exp{-j4πf0R(ti;x,y)/c}dxdy]]>

其中，p_r[·]為距離壓縮后包絡；

步驟四：變孔徑后向反投影成像；

根據SAR分辨理論，

計算正側視模式時孔徑長度：

計算前斜視與后斜視模式孔徑長度為：

根據不同的工作模式，使用相應的孔徑長度，采用BP算法實現方位向能量積累，變孔徑BP處理后信號表達式如下：

S_{LOSi_image}(τ,t_i)=∫∫_LOSiσ(x,y)p_r(τ-2R₀/c)ρ_a(t_i)，i=1,2,3。

×exp{-j4πf₀R₀/c}exp{j2πf_ηcit_i}dxdy

其中，ρ_a(·)為方位向包絡，f_ηci為方位向多普勒質心,正側視模式下為0，斜視模式下fηci=-λ2dR(ti;x,y)dti|ti=tci]]>，t_ci為波束中心穿越時刻，tci=-R0tanθv;]]>

步驟五：數據拼接，輸出成像結果；

將三種模式下的數據處理結果按照方位向順序拼接在一起，進而完成整個成像場景的成像處理。