[發明專利]一站固定式雙站低頻超寬帶SAR的頻域成像方法

有效

• 申請號: 201410739748.3
• 申請日: 2014-12-08
• 公開（公告）號: CN104407349B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 安道祥;黃曉濤;黎向陽;李悅麗;陳樂平;周智敏;謝洪途
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G06F19/00
• 代理公司: 國防科技大學專利服務中心43202
• 代理人: 王文惠

技術領域

本發明屬于SAR(Synthetic Aperture Radar，合成孔徑雷達)成像領域，涉及一種適用于一站固定式雙站低頻超寬帶SAR的頻域成像方法。

背景技術

一站固定式雙站低頻超寬帶合成孔徑雷達(One-Stationary Low Frequency Ultra Wide Band bistatic Synthetic Aperture Radar,OS LF UWB BiSAR)是指具有一個移動發射/接收平臺和一個固定接收/發射平臺，并且采用低頻超寬帶信號的BiSAR(Bistatic Synthetic Aperture Radar,雙站合成孔徑雷達)系統。與傳統單站低頻SAR相比，OS LF UWB BiSAR具有安全性高，抗干擾性強，獲取信息量大的優勢，擁有很大的應用前景，近年來引起了廣泛的關注。

BiSAR成像方法根據數據處理域的不同，可分為時域方法與頻域方法兩大類。時域方法的典型代表為后向投影方法，該種方法成像精度高，適用面廣，理論上能適用于任意幾何構型的BiSAR成像處理，但其主要缺點是運算量極大。即便有諸如FFBP等高效方法，其計算量也無法滿足實時成像的需求。因此研究運算量相對小的BiSAR頻域方法，仍是學術界的研究熱點。

由于方位空變性的存在，原先單站SAR頻域成像方法(如距離多普方法，CS方法和ωK方法)無法直接適用于一站固定式BiSAR的成像處理。目前針對一站固定式BiSAR頻域方法主要為NLCS(Nonlinear Chirp Scaling，非線性調頻變標)方法。該方法通過在二維時域沿方位向乘以非線性相位擾動函數的方法，使得同一個距離門內的目標多普勒調頻率相等。但該方法將忽略了距離徙動的方位空變性，因此只適用于小斜視角的SAR成像。仇曉蘭等人對此進行了改進，采用局部擬合產生擾動函數的方法，分別消除了回波數據距離向和方位向空變性，擴大了成像范圍。然而，上述方法都是基于高頻窄帶信號提出的，并不適用于一站固定式雙站低頻超寬帶SAR情況。

因此，如何解決一站固定式雙站低頻超寬帶SAR情況的成像方法正是一個亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有的BiSAR成像頻域方法不適用于一站固定式雙站低頻超寬帶SAR情況的技術問題，提供一站固定式雙站低頻超寬帶SAR的頻域成像方法。

本發明技術方案的基本思路是：首先，基于一站固定式雙站低頻超寬帶SAR回波信號，采用在二維頻域進行補償高階相位誤差的方法，得到預處理回波信號。然后，對預處理回波信號進行距離向處理，和方位向處理，得到SAR圖像。

本發明的技術方案是，一站固定式雙站低頻超寬帶SAR的頻域成像方法，包括以下處理步驟：

第一步，預處理：

①在不失一般性的情況下，令固定站為接收站，運動站為發射站，設成像場景中心為笛卡爾坐標系中心原點，Z軸的正方向垂直于地面向上，運動站以速度v平行于Y軸運動；固定站位置坐標為(x_R,y_R,h_R)，成像場景中任意目標位置表示為(x,y,0)；在方位向慢時間η＝0時，運動站位置坐標為(x_T,y_T,h_T)；發射信號為線性調頻信號，則接收到的目標回波信號ss(η,τ；x,y)表示為，

其中a[·]為信號包絡，τ為距離向快時間，κ為發射信號的調頻斜率，f_c為發射信號中心頻率，c為光速；R_bi(η；x,y)為η時刻的目標回波歷程，用下述公式表示：

其中R_T0(x)為發射天線APC(Antenna Phase Center，天線相位中心)到目標最小斜距，表示為

R_R(x,y)為接收天線APC到目標的距離，表示為

對目標回波信號ss(η,τ；x,y)作二維傅里葉變換，得到二維頻域回波信號SS(f_τ,f_η；x,y)，其中f_τ為距離向頻率，f_η為方位向頻率：

其中

②將二維頻域回波信號SS(f_τ,f_η；x,y)乘以二維頻譜高階相位補償因子