[發明專利]一種基于完備正交序列的MIMOSAR成像方法

有效

• 申請號: 201610126121.X
• 申請日: 2016-03-06
• 公開（公告）號: CN105785365B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 李樹鋒;金立標;雷玲;胡峰
• 申請（專利權）人: 中國傳媒大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 劉萍

1.一種基于完備正交序列的MIMO SAR成像算法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一：將發射天線的信號數據進行整合：

步驟二：將每個接收天線接收到來自所有發射天線上的數據進行合并：

步驟三：構造基于發射的完備正交序列的匹配濾波器；

步驟四：距離向傅里葉變換；

利用步驟二和步驟三得到的發射數據和相應的匹配濾波器數據，對數據進行距離向的傅里葉變換；

步驟五：方位向傅里葉變換；

對于步驟四中得到的距離向傅立葉變換后的結果進行方位向傅立葉變換得到二維頻域信號；

步驟六：距離徙動校正和方位向聚焦；

對步驟五中得到的二維頻域信號進行距離徙動校正和方位向聚焦操作；

所述的步驟一具體為：

其中A_m和B_m分別表示發射的互補序列：

其中表示序列A_m的第l個碼元，表示序列B_m的第l個碼元，M表示總的發射天線對數；

其中τ為距離向的快時間變量，和分別對應互補序列A_m和B_m所發射的信號部分， 表示延遲一個PRT時間發射；PRT表示脈沖重復時間，T_c是子脈沖時間寬度,T_p＝L·T_c表示每個碼型A_m或者B_m的碼寬,L表示碼的長度，f_c表示系統載頻，且rect()表示矩形窗函數；

所述的步驟二具體為：

其中ρ₀表示信號的幅度值，為復數，c為光速，τ表示距離向的快時間變量，η表示方位向的慢時間變量，η_c表示波束中心時刻，ω_a(η-η_c)是方位向包絡，exp{·}表示指數符號，R_mn(η)表示第m個發射天線到目標的斜距以及目標到第n個接收天線的瞬時斜距；所述的步驟三具體為：

(1)構造基于發射信號x_n(τ)的匹配濾波器

H_n(f_τ)表示對距離維信號x_n(τ)構造的匹配濾波器，是其共軛值的傅里葉變換(FFT)：

式中(·)^*表示共軛符號；

(2)對第n個接收天線接收到的回波數據進行濾波處理結果為：

其中IFFT_τ表示對距離向τ方向進行傅立葉逆變換(IFFT)，表示對第n個接收天線上的數據經過第n對互補序列壓縮后的數據。

2.根據權利要求1所述的一種基于完備正交序列的MIMO SAR成像算法，其特征在于，所述的步驟四具體為：

S_n(f_τ,η)表示對步驟二得到的距離向和方位向的時域數據s_n(τ,η)，進行距離向傅里葉變換(FFT)后得到的結果：

其中f_τ表示對應于距離向的快時間時域變量τ的頻域變量，H_rc(f_τ)表示對距離向匹配壓縮后的結果進行傅里葉變換：

。

3.根據權利要求1所述的一種基于完備正交序列的MIMO SAR成像算法，其特征在于，所述的步驟五具體為：

對S_n(f_τ,η)進行方位向的傅里葉變換，得到距離向和方位向兩維頻域信號：

其中f_η表示對應于方位向慢時間時域變量η的頻域變量，θ(η)表示積分符號中的相位。

4.根據權利要求3所述的一種基于完備正交序列的MIMO SAR成像算法，其特征在于，所述的步驟六中的距離徙動校正和方位向聚焦具體為：

從公式(9)看出，積分符號中的相位部分θ(η)利用駐定相位原理(POSP)推導出傅里葉變換后的相位角θ_a(f_τ,f_η)為：

其中和分別代表天線位置對應的時刻，每個天線陣列的間距為d，m和n分別代表發射和接收天線的數目，v_a為飛機速度，α＝-v_a sinθ和表示對R_mn(η)進行泰勒展式后一次項和二次相的系數,R₀表示在初始時刻的瞬時斜距且h為平臺高度，為俯仰角，θ為第一個天線的斜視角；

第二項源自距離徙動校正，校正因子為π(d_m+d_n)f_η，第三項則源自距離和方位向的交叉耦合，在斜視角大于10°情況下需要對這一項進行校正，即進行方位向的聚焦處理，校正因子為