[發明專利]一種基于CS算法的步進頻SAR成像方法

無效

• 申請號: 201410187122.6
• 申請日: 2014-05-05
• 公開（公告）號: CN103954963A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 丁澤剛;曾濤;朱動林;高文斌
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 付雷杰;楊志兵

技術領域

本發明涉及合成孔徑雷達SAR成像技術領域，具體涉及一種基于CS算法的步進頻SAR成像方法。

背景技術

合成孔徑雷達(SAR)是一種全天候、全天時的高分辨率微波成像雷達。隨著技術的發展，SAR的分辨率逐漸提高，目前SAR系統的最高分辨率已達到0.1m。高分辨率的獲得存在一些特殊的問題，比如，為了獲得0.1m的分辨率，要求發射信號的帶寬超過1.5GHz。產生和對該寬帶信號采樣對于實際處理來說都是極為困難的。

步進頻技術是一種常用的獲取距離向高分辨的技術。超寬帶信號由一組窄帶信號通過后處理合成。步進頻技術的主要優點是發射信號的瞬時帶寬要遠小于最終合成寬帶信號的帶寬，因此步進頻SAR在獲得相同高分辨時比普通SAR對系統的要求低很多，故距離向高分辨能很容易的實現。

基于Chirp?scaling(CS)算法的步進頻SAR成像中，由窄帶信號生成寬帶信號需要進行寬帶拼接。目前，比較高效的寬帶拼接方法為頻域寬帶拼接方法。頻域寬帶拼接方法的結果為一維高分辨距離像，也即經過脈沖壓縮的寬帶chirp信號，因此它只能用于Range-Doppler(RD)算法、SPECAN算法等第一步就進行距離脈壓的算法，而不能用于CS算法等在距離脈壓前需要進行非線性相位相乘的算法。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于CS算法的步進頻SAR成像方法，對頻域寬帶拼接方法進行改進，使得拼接結果能夠用CS算法進行步進頻SAR高分辨成像。

本發明的基于CS算法的步進頻SAR成像方法包括如下步驟：

步驟1，將子脈沖信號進行寬帶信號頻譜合成；

步驟2，對步驟1獲得的寬帶信號頻譜乘以一個二次相位，所述二次相位為

Hvirt(f)=exp[jπfr2Kvirt]]]>

其中，f_r表示距離頻率，K_virt為調頻率，

Kvirt=-NΔfTp]]>

其中，N表示跳頻間隔，Δf表示跳頻間隔，T_p表示脈沖寬度；

步驟3，將步驟2獲得的寬帶信號頻譜進行IFFT變換到距離時域，得到一個窄脈寬寬帶寬的chirp信號；

步驟4，將步驟3合成的窄脈寬寬帶寬的chirp信號用于CS算法進行成像處理，得到SAR成像結果。

其中，所述步驟1包括如下步驟：

步驟1.1，將子脈沖信號經FFT變換到距離頻域；

步驟1.2，在距離頻域對子脈沖信號進行脈沖壓縮；

步驟1.3，在頻域對子脈沖信號頻譜進行補零、加窗；

步驟1.4，將步驟1.3獲得的信號進行IFFT變換到時域；

步驟1.5，進行頻域移位；

步驟1.6，將步驟1.5獲得的信號進行距離向FFT變換到頻域；

步驟1.7，將子脈沖信號頻譜做相干疊加，得到寬帶信號頻譜。

有益效果：

本發明方法在不增加運算量的情況下，能夠生成窄脈寬的時域寬帶chirp信號，運算效率較高，且合成結果能夠用CS類算法進行成像處理。寬帶合成提高了距離向分辨率和點狀目標的信噪比，因此比已有合成算法更適用于高分辨成像。

附圖說明

圖1為本方法流程圖。

圖2(a)為用窄帶信號調頻率逆脈壓的寬帶拼接時域結果；圖2(b)為用本發明的調頻率逆脈壓的寬帶拼接時域結果。