[發明專利]基于變重頻技術的機載大斜視條帶SAR成像方法

有效

• 申請號: 201410020889.X
• 申請日: 2014-01-16
• 公開（公告）號: CN103728619A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 陳杰;曾虹程;楊威;朱燕青;王鵬波
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 趙文穎

技術領域

本發明屬于信號處理領域，特別涉及一種基于變重頻技術的機載大斜視條帶合成孔徑雷達(Synthetic?Aperture?Radar，SAR)成像方法。

背景技術

SAR作為一種重要的微波成像技術，能夠克服云霧雨雪和暗夜條件的限制進行對地遙感觀測，在軍事偵察測繪以及諸多民用領域可發揮重要作用，為越來越多的國家所重視。機載斜視SAR由于其具有較高的靈活性和機動性，能夠靈活地選擇觀測區域與快速重訪敏感區域，使得斜視SAR系統觀測性能優于傳統正側視SAR系統。因此，近些年來機載斜視SAR已經成為一個重要的發展方向。

但是，機載大斜視SAR系統也面臨新困難與挑戰。由于距離徙動量隨斜視角的增大以及分辨率的提高而成倍增長，進而使得回波接收窗長逐漸增大。此外，同等分辨率條件下斜視SAR系統方位有效帶寬大于正側視SAR系統的方位有效帶寬，且隨斜視角度的增大，方位向有效帶寬逐漸增大，這意味著為避免方位向頻譜混疊，斜視SAR系統脈沖重復頻率需隨之增大，即脈沖重復周期變小。因此，隨著斜視角度的增大，回波接收窗長增大而脈沖重復周期變小，當斜視角度增加到一定程度時，脈沖重復周期小于回波接收窗長將導致大斜視SAR系統無法正常工作。除此之外，大斜視SAR系統的大距離徙動量使得原始回波數據量的顯著增加，加大了數據存儲與實時成像的困難。針對上述大斜視SAR系統面臨的問題，目前主要采用變脈沖重復頻率技術，即變重頻技術。變重頻技術通過改變脈沖重復頻率，調整回波在接收窗中的位置，進而縮短回波接收窗所需長度以及回波數據量，從而使得大斜視SAR系統正常工作。由于距離走動在距離徙動中的起主導作用且距離走動與斜距無關，因此常用的變重頻技術準則為通過變脈沖重復頻率消除距離走動。

變重頻技術的出現解決了大斜視SAR系統回波錄取以及回波海量數據的問題，但是基于變重頻技術的機載大斜視條帶SAR系統數據處理存在以下挑戰：方位向與距離向嚴重耦合、方位向非均勻采樣重構以及距離徙動精確校正，上述問題使得傳統成像方法不再適用。因此，發明一種基于變重頻技術的機載大斜視條帶SAR成像方法顯得至關重要。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述問題，基于變重頻技術的特點，結合傳統波數域成像方法，提出了一種基于變重頻技術的機載大斜視條帶SAR成像方法。

一種基于變重頻技術的機載大斜視條帶SAR成像方法，包括以下幾個步驟：

步驟一：讀入原始回波數據及相關成像參數；

讀入基于變重頻技術的機載大斜視條帶SAR二維原始回波仿真復數組S_start以及相應的成像參數，具體包括：方位向采樣點數N_a，距離向采樣點數N_r，信號采樣率f_s，信號帶寬Bw，脈沖寬度τ，調頻斜率b，仿真中心時刻脈沖重復頻率PRF_c，參考斜距R_ref，多普勒中心頻率fd₀，多普勒調頻率f_r0，衛星速度P_v，等效斜視角信號波長λ，信號載頻f₀，信號傳播速度c；

步驟二：讀入變重頻相關參數；

讀入變重頻相關參數，具體包括：一維方位向各采樣時刻脈沖重復頻率序列PRF_cha，一維方位向各采樣時刻時間序列T_cha以及一維方位向各采樣時刻瞬時斜距序列R_cha。

步驟三：距離向位置補償以及距離走動補償處理；

將二維回波仿真復數組S_start做距離向位置補償處理：首先計算按仿真中心時刻脈沖重復頻率PRF_c進行均勻采樣時的一維方位向各采樣時刻序列T_uni；其次計算按均勻采樣時刻T_uni時的一維瞬時斜距序列R_uni；再次對二維回波仿真復數組S_start做距離向傅里葉變換，即沿方位向（按行）進行快速傅里葉變換（FFT），得到二維復數組S_{loc_1}；再次將二維復數組S_{loc_1}同距離向位置補償因子H₁以及距離走動補償因子H₂相乘，得到二維復數組S_{loc_2}；最后將二維復數組S_{loc_2}做距離向傅里葉逆變換，即沿方位向（按行）進行快速傅里葉逆變換（IFFT），得到調整距離向位置后的二維復數組S_loc；