[發明專利]一種大前斜視合成孔徑雷達成像方法

有效

• 申請號: 201710439411.4
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN107290747B
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 傅雄軍;袁大森;謝民;李德勝
• 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: 高燕燕

1.一種大前斜視合成孔徑雷達成像方法，雷達以速度v沿YOZ平面直線AB飛行，雷達的波束中心照射地面點目標T，A點位于Z軸上，經過時間t后雷達位于B點，θ₀為雷達波束中心照射的斜視角；雷達與地面的高度為H₀，標記雷達位于A點時，雷達與點目標T的距離為R₀；標記雷達位于B點時，雷達與點目標T的距離其特征在于，該方法具體包括以下幾個步驟：

步驟一、對SAR原始回波數據s₀(τ,t)做距離向快速傅里葉變換FFT，將回波數據變換至距離頻域-方位時域內進行距離壓縮，將變換后的數據與距離壓縮因子H₁(f_τ,t)相乘，得到距離壓縮后的數據S₂(f_τ,t)，其中，τ為距離時間，t為方位時間，f_τ表示距離頻率；

其中，距離壓縮因子H₁(f_τ,t)為：K_r表示發射信號的調頻率；

僅考慮包絡和信息的SAR原始回波數據s₀(τ,t)表示為：

其中，ω_r(.)為距離包絡，c為光速，ω_a(t)為方位包絡，指數exp表示數據的相位，第一個指數項為方位相位，第二個指數項是距離相位，λ表示雷達波長；

對原始回波數據s₀(τ,t)做距離向FFT，得到變換后的數據S₁(f_τ,t)：

其中，表示發射信號的載頻；

距離壓縮后的數據S₂(f_τ,t)表示為：

步驟二、將距離壓縮后的數據S₂(f_τ,t)與走動較正因子H₂(f_τ,t)相乘，得到走動較正后的數據S₃(f_τ,t)；

其中，走動校正因子H₂(f_τ,t)為：f_τ表示距離頻率；f₀表示發射信號的載頻，θ₀為雷達波束中心照射的斜視角，c為光速；

走動校正后的數據S₃(f_τ,t)：

步驟三、對走動校正后的數據S₃(f_τ,t)進行方位向FFT，得到S₄(f_τ,f_a)，將數據變換至距離頻域-方位頻域內進行彎曲校正，將變換后的數據與彎曲校正因子H₃(f_τ,f_a)相乘，得到彎曲校正后的數據S₅(f_τ,f_a)，其中，f_a為方位頻率；

其中，彎曲校正因子H₃(f_τ,f_a)為：

f_α表示方位頻率；

數據S₄(f_τ,f_a)的相位為Φ₄(f_τ,f_a)：

將Φ₄(f_τ,f_a)中的根式對距離頻率f_τ進行一階泰勒展開，有：

其中，

將此一階泰勒展開式帶入S₄(f_τ,f_a)＝exp{jΦ₄(f_τ,f_a)}，然后與彎曲校正因子H₃(f_τ,f_a)相乘，忽略方位頻率無關項和方位頻率線性項，得到彎曲校正后的數據S₅(f_τ,f_a)；

步驟四、對彎曲校正后的數據S₅(f_τ,f_a)進行距離向快速傅里葉逆變換IFFT，將數據變換至距離時域-方位頻域內進行高次相位補償，將變換后的數據與高次相位補償因子H₄(τ,f_a)相乘，得到高次相位補償后的數據S₇(τ,f_a)；

其中，高次相位補償因子H₄(τ,f_a)為：

彎曲校正后的數據S₅(f_τ,f_a)為：S₅(f_τ,f_a)＝exp{jΦ₅(f_τ,f_a)}，其相位Φ₅(f_τ,f_a)為：

Φ₅(f_τ,f_a)＝-4πR₀Qcosθ₀；

將相位Φ₅(f_τ,f_a)中的根式Q對方位頻率f_a進行五階泰勒展開，有：

對數據S₅(f_τ,f_a)進行距離向快速傅里葉逆變換IFFT，得到變換后的數據S₆(τ,f_a)，再與高次相位補償因子相乘，得到高次相位補償后的數據S₇(τ,f_a)：

步驟五、對高次相位補償后的數據S₇(τ,f_a)進行方位向IFFT，將數據變換至距離時域-方位時域內進行方位補償，將變換后的數據與方位補償因子H₅(τ,t)相乘，完成方位補償；

最后，對方位補償后的數據進行方位向FFT，得到最終的SAR圖像

其中，方位補償因子為H₅(τ,t)：

忽略S₇(τ,f_a)中方位頻率無關項和方位頻率線性項，再進行方位向IFFT，得到變換后的數據S₈(τ,t)，為S₈(τ,t)＝exp{jΦ₈(τ,t)}，其相位為：

Φ₈(τ,t)＝-jπK_a(t_c)t²

其中，t_c表示點目標穿越方位向波束中心的時刻；

將數據S₈(τ,t)與方位補償因子相乘，得到方位補償后的數據S₉(τ,t)，最后對數據S₉(τ,t)進行方位向FFT，得到最終的SAR圖像。