[發明專利]一種針對非線性調頻SAR的CS成像方法和裝置

有效

• 申請號: 201811290452.2
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109343057B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 金國棟;王宇;鄧云凱;王偉;張永偉;劉開雨
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 王軍紅;張穎玲

本發明實施例公開了一種針對非線性調頻SAR的CS成像方法和裝置，該方法包括：在發射非線性調頻信號后，對回波數據進行距離向傅里葉變換，得到距離頻域的回波數據；根據所述非線性調頻信號，對所述距離頻域的回波數據進行距離向脈沖壓縮處理，得出距離向脈沖壓縮的距離頻域數據；根據線性調頻信號的頻譜，對所述距離向脈沖壓縮的距離頻域數據進行處理，得到具有線性調頻編碼特性的數據；對所述具有線性調頻編碼特性的數據進行處理，得到SAR圖像數據；如此，可以對非線性調頻信號為發射波形的SAR，獲得聚焦良好的SAR圖像，從而提升SAR的性能。

技術領域

本發明涉及合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar，SAR)成像技術，尤其涉及一種針對非線性調頻SAR的線性調頻變標(Chirp Scaling，CS)成像方法和裝置。

背景技術

SAR是一種高分辨率成像雷達，可以在能見度極低的氣象條件下得到類似光學照相的高分辨雷達圖像，SAR通常裝在飛機或衛星上，按平臺的運動航跡來測距和二維成像。線性調頻(Linear Frequency Modulation，LFM)信號是SAR中最常用的發射波形，這種波形通過匹配濾波后，生成的響應函數，經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，通常采用加權窗函數、自適應濾波和優化算法，但這些抑制旁瓣的高度的方法會使得匹配濾波器失配，進而降低了輸出的信噪比(Signal toNoise Ratio，SNR)。

相比于LFM信號，非線性調頻(Non-Linear Frequency Modulation，NLFM)信號的脈沖壓縮結果可以獲得很低的PSLR，并且，并沒有損失輸出SNR。通過相關實驗，NLFM信號可以避免SNR的1-2dB損失，相當于節省25％的天線發射功率。對于能量緊缺的雷達系統中，采用NLFM信號作為發射波形可以提升系統性能。

CS算法是基于Papoulis提出的Scaling原理，通過對線性調頻信號進行頻率調制，實現對該信號的變標和平移。該算法能兼顧成熟、簡單、高效和精確等因素，至今仍是使用最廣泛的成像處理算法之一。但是其要求回波信號具有線性調頻信號特性，對于非線性調頻信號其不適用。

發明內容

本發明實施例期望提供一種針對非線性調頻SAR的CS成像方法和裝置，能夠對非線性調頻信號為發射波形的SAR，提供基于CS算法的成像方法。

本發明實施例提供了一種針對非線性調頻SAR的CS成像方法，所述方法包括：

在發射非線性調頻信號后，對回波數據進行距離向傅里葉變換，得到距離頻域的回波數據；

根據所述非線性調頻信號，對所述距離頻域的回波數據進行距離向脈沖壓縮處理，得出距離向脈沖壓縮的距離頻域數據；

根據線性調頻信號的頻譜，對所述距離向脈沖壓縮的距離頻域數據進行處理，得到具有線性調頻編碼特性的數據；

對所述具有線性調頻編碼特性的數據進行處理，得到SAR圖像數據。

上述方案中，所述根據所述非線性調頻信號，對所述距離頻域的回波數據進行距離向脈沖壓縮處理，得出距離向脈沖壓縮的數據，包括：

對所述非線性調頻信號進行補零，使補零后的非線性調頻信號的長度等于所述非線性調頻信號對應的原始回波數據的長度；對所述補零后的非線性調頻信號進行傅里葉變換和取共軛操作，得到處理后的非線性調頻信號；對所述處理后的非線性調頻信號與所述距離頻域的回波數據進行相乘，得到距離向脈沖壓縮的距離頻域數據。

上述方案中，所述根據線性調頻信號的頻譜，對所述距離向脈沖壓縮的距離頻域數據進行處理，得到具有線性調頻編碼特性的數據，包括：