[發明專利]基于方位時間重采樣的高速機動飛行SAR成像方法

有效

• 申請號: 201910645496.0
• 申請日: 2019-07-17
• 公開（公告）號: CN110441771B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 郭蘋;唐世陽;王安義;焦曉陽;侯彭亮;王靜
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 西安維賽恩專利代理事務所(普通合伙) 61257
• 代理人: 劉春

本發明公開了一種基于方位時間重采樣的高速機動飛行SAR成像方法，主要解決高速機動飛行平臺的走?停模型失效和加速度導致的方位維聚焦深度受限的問題。包括以下步驟：步驟1、構建精確的高速機動平臺SAR非“走?停”幾何模型，獲得收發的距離歷程和，并利用雙基轉換單基的方法簡化距離等式；步驟2、對基帶雷達回波信號進行一次距離壓縮，得到一次距離壓縮后的信號；步驟3、對所述一次距離壓縮信號進行方位時間重采樣，得到具有傳統雙曲線距離歷程的回波信號；步驟4、將經方位時間重采樣后的回波信號進行二次距離壓縮和距離徙動校正，得到距離維聚焦后的信號；步驟5、將距離維聚焦后的信號進行方位壓縮處理，進而得到高速機動飛行SAR的圖像。

【技術領域】

本發明屬于雷達信號處理技術領域，具體涉及一種基于方位時間重采樣的高 速機動飛行SAR成像方法。

【背景技術】

高速機動飛行SAR具有極大的飛行速度及空間三維加速度以實現平臺不同 的應用需求。在復雜的戰場環境下，常規SAR系統由于平臺要求沿勻速直線飛 行而無法提供戰略規避，必然使得其應用范圍受到了極大的限制，然而，利用高 速機動飛行器曲線軌跡的機動性，SAR系統則可以有效的獲取目標或目標附近典 型地物地貌特征信息進行圖像匹配處理，實現精確定位、制導，提高打擊能力。 另外，由于飛行速度極高，高速機動飛行SAR通過制導、探測等能夠有效進行 高空高速突防和退出，通過SAR功能的輔助，使敵方的防空系統難以攔截，并 能對重要目標進行快速而迅猛的打擊。

高速機動飛行SAR相比于常規傳統SAR在功能多樣化方面具有巨大的潛力 和應用范圍，但是極大的飛行速度及加速度導致傳統模型失效及算法失配等問 題。傳統SAR成像方法是基于勻速直線運動距離模型推導的，并未考慮高速機 動飛行情形下極大速度及三維加速度矢量帶來的極為復雜、難以精確描述的耦合 特性和空變特性，對于場景邊緣點目標存在較大的相位誤差，以至于成像效果較 差。

【發明內容】

本發明的目的是根據高速機動飛行SAR平臺的運動特點，提供一種基于方 位時間重采樣的高速機動飛行SAR成像方法，以解決平臺加速度導致方位聚焦 深度受限的問題。

本發明采用以下技術方案：基于方位時間重采樣的高速機動飛行SAR成像 方法，首先建立了非“走-停”模式的幾何模型，并利用雙基轉換單基的方法簡化距 離等式；然后對方位時間進行重采樣，去除加速度導致的方位向空變性，得到具 有傳統雙曲線距離歷程的回波信號，最后利用經典的距離多普勒(RD)算法實現高 速機動平臺SAR成像。

進一步的，具體按照以下步驟實施：

步驟1、構建精確的高速機動平臺SAR非“走-停”幾何模型，獲得收發的距 離歷程和|R(T_t)|，利用雙基轉換單基的方法將|R(T_t)|等效為新的距離表達式|R(η)|， 以便于處理走-停模型誤差；

步驟2、根據高速機動平臺SAR非“走-停”幾何模型和回波信號原理，獲得 基帶雷達回波信號s(t,η)；

步驟3、對基帶雷達回波信號s(t,η)進行距離向傅里葉變換和一次距離壓縮， 得到一次距離壓縮后的信號S_r(f_r,η)；

步驟4、對一次距離壓縮信號S_r(f_r,η)進行方位時間重采樣，得到具有傳統雙 曲線距離歷程的回波信號S_r(f_r,η′)，其中η′為重采樣后新的方位慢時間；

步驟5、將經方位時間重采樣后的回波信號S_r(f_r,η′)依次進行方位向傅里葉變換、二次距離壓縮和距離徙動校正，最后進行距離逆傅里葉變換得到距離維聚焦 后的信號S_a(t,f_a′)，其中f_a′為方位重采樣后新的方位頻率；