[發(fā)明專利]一種基于非線性調(diào)頻信號(hào)的合成孔徑雷達(dá)成像方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510595722.0
• 申請(qǐng)日: 2015-09-17
• 公開（公告）號(hào): CN105259552B
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王偉;王宇;王翔宇;鄧云凱;張志敏;徐偉;李寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01S13/90
• 分類號(hào): G01S13/90
• 代理公司: 北京派特恩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11270
• 代理人: 張穎玲;蔣雅潔

本發(fā)明公開了一種基于非線性調(diào)頻信號(hào)的合成孔徑雷達(dá)(SAR)成像方法，根據(jù)發(fā)射的非線性調(diào)頻信號(hào)，對(duì)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行距離向脈沖壓縮，并根據(jù)確定的斜距誤差補(bǔ)償參考距離處的運(yùn)動(dòng)誤差，再采用改進(jìn)的Stolt映射，最后補(bǔ)償殘余運(yùn)動(dòng)誤差，并進(jìn)行方位向聚焦，完成非線性調(diào)頻信號(hào)的成像。本發(fā)明還同時(shí)公開了一種基于非線性調(diào)頻信號(hào)的SAR成像裝置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及合成孔徑雷達(dá)(SAR，Synthetic Aperture Radar)技術(shù)，尤其涉及一種基于非線性調(diào)頻信號(hào)的SAR成像方法和裝置。

背景技術(shù)

SAR是一種高分辨率成像雷達(dá)，可以在能見度極低的氣象條件下得到類似光學(xué)照相的高分辨雷達(dá)圖像，SAR通常裝在飛機(jī)或衛(wèi)星上，按平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)航跡來(lái)測(cè)距和二維成像。線性調(diào)頻(LFM，Linear Frequency Modulation)信號(hào)是SAR中最常用的發(fā)射波形，將這種波形通過(guò)匹配濾波后，生成的響應(yīng)函數(shù)，經(jīng)歸一化后的峰值旁瓣比(PSLR，Peak Side LobeRatio)為-13dB。為了抑制旁瓣的高度，通常采用加權(quán)窗函數(shù)、自適應(yīng)濾波和優(yōu)化算法，但這些方法使得匹配濾波器失配，降低輸出的信噪比(SNR，Signal to Noise Ratio)。

相比于LFM信號(hào)，非線性調(diào)頻(NLFM，Non-Linear Frequency Modulation)信號(hào)的脈沖壓縮結(jié)果可以獲得很低的PSLR，并且，這一過(guò)程并沒(méi)有損失輸出SNR。通過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，NLFM信號(hào)可以避免SNR的1-2dB損失，相當(dāng)于節(jié)省天線發(fā)射功率25％。對(duì)于能量緊缺的雷達(dá)系統(tǒng)中，采用NLFM信號(hào)作為發(fā)射波形可以提升系統(tǒng)性能。

但是，常用的SAR成像算法都是針對(duì)LFM開發(fā)，因此，不能將這些算法照搬到NLFM的SAR數(shù)據(jù)處理中，給出針對(duì)NLFM為發(fā)射波形的SAR成像方法是非常必要的。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例期望提供一種基于非線性調(diào)頻信號(hào)的SAR成像方法和裝置，能夠使SAR有效使用NLFM信號(hào)作為發(fā)射波形，獲得聚焦良好的圖像，從而提升系統(tǒng)性能。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于非線性調(diào)頻信號(hào)的SAR成像方法，包括：

根據(jù)發(fā)射的非線性調(diào)頻信號(hào)，對(duì)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行距離向脈沖壓縮，確定距離向脈沖壓縮的數(shù)據(jù)；

確定斜距誤差，根據(jù)斜距誤差對(duì)距離向脈沖壓縮的數(shù)據(jù)補(bǔ)償參考距離處的運(yùn)動(dòng)誤差，得到補(bǔ)償后的數(shù)據(jù)；

對(duì)補(bǔ)償后的數(shù)據(jù)采用改進(jìn)的Stolt映射，得到距離徙動(dòng)校正(RCMC，Range CellMigration Correction)和距離方位耦合項(xiàng)補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù)；

對(duì)RCMC和距離方位耦合項(xiàng)補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù)補(bǔ)償殘余運(yùn)動(dòng)誤差，并進(jìn)行方位向聚焦。

上述方案中，所述根據(jù)發(fā)射的非線性調(diào)頻信號(hào)，對(duì)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行距離向脈沖壓縮，確定距離向脈沖壓縮的數(shù)據(jù)，包括：

對(duì)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)，并進(jìn)行二維傅里葉變換，得到距離頻域的回波數(shù)據(jù)；

將發(fā)射的非線性調(diào)頻信號(hào)兩端補(bǔ)零，補(bǔ)至回波數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，進(jìn)行傅里葉變換，并取共軛，得到處理后的非線性調(diào)頻信號(hào)；

將處理后的非線性調(diào)頻信號(hào)與距離頻域的回波數(shù)據(jù)相乘，并將結(jié)果進(jìn)行逆傅里葉變換，得到距離向脈沖壓縮的數(shù)據(jù)。

上述方案中，所述確定斜距誤差，根據(jù)斜距誤差對(duì)距離向脈沖壓縮的數(shù)據(jù)補(bǔ)償參考距離處的運(yùn)動(dòng)誤差，得到補(bǔ)償后的數(shù)據(jù)，包括：

根據(jù)東、北、天向速度，擬合出真實(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡，確定與理想運(yùn)動(dòng)軌跡沿視線方向的斜距誤差；

將距離向脈沖壓縮的數(shù)據(jù)變換到距離頻域，并乘以所述斜距誤差對(duì)應(yīng)的相位，得到補(bǔ)償后的數(shù)據(jù)。