[發(fā)明專利]一種基于二維非線性映射的SAR運動補償方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010055280.1
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111208515B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發(fā)明（設計）人: 唐世陽;張弛;張林讓;任義;張娟
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S7/40
• 代理公司: 西安嘉思特知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 李園園

1.一種基于二維非線性映射的SAR運動補償方法，其特征在于，包括步驟：

S1、在一個脈沖周期內(nèi)M個采樣點下，接收慣性測量單元輸出的飛機姿態(tài)信息和東北天坐標系下的瞬時速度信息，并接收雷達狀態(tài)信息系統(tǒng)輸出的天線角度信息；

S2、結(jié)合運動方程，對所述飛機姿態(tài)信息、所述天線角度信息和所述瞬時速度信息進行預處理，得到載機到參考點的斜距歷程；包括：

S21、在所述東北天坐標系下，對所述瞬時速度信息中東向瞬時速度、北向瞬時速度、天向瞬時速度分別進行擬合，并與所述運動方程進行結(jié)合，分別得到初始東向瞬時速度、初始北向瞬時速度、初始天向瞬時速度及各階次的東向瞬時加速度、各階次的北向瞬時加速度、各階次的天向瞬時加速度；

S22、對所述初始東向瞬時速度、所述各階次的東向瞬時加速度在一個合成孔徑時間內(nèi)求積分，得到在所述東北天坐標系下載機的東向坐標；

對所述初始北向瞬時速度、所述各階次的北向瞬時加速度在一個合成孔徑時間內(nèi)求積分，得到在所述東北天坐標系下載機的北向坐標；

對所述初始天向瞬時速度、所述各階次的天向瞬時加速度在一個合成孔徑時間內(nèi)求積分，得到在所述東北天坐標系下載機的天向坐標；

根據(jù)所述東向坐標、所述北向坐標和所述天向坐標得到載機的實際路徑；

S23、根據(jù)所述飛機姿態(tài)信息和所述天線角度信息計算天線波束的斜視角；

S24、根據(jù)所述天線波束的斜視角計算載機到參考點的斜距矢量；

S25、根據(jù)所述載機到參考點的斜距矢量和所述載機的實際路徑計算得到所述載機到參考點的斜距歷程；

S3、對SAR成像系統(tǒng)接收的回波信號進行下變頻，得到SAR成像系統(tǒng)接收的基帶回波信號；

S4、對所述基帶回波信號進行距離脈壓處理，得到距離脈壓后的距離頻率域回波信號；

S5、根據(jù)所述斜距歷程，對所述距離脈壓后的距離頻率域回波信號進行一致相位補償，得到一致相位補償后的距離頻率域回波信號；

S6、對所述一致相位補償后的距離頻率域回波信號進行二維插值，得到基于二維非線性映射關系插值空間的信號；包括：

S61、構(gòu)建二維非線性映射關系g_τ、g_η：

其中，f_τ表示距離頻率，f₀表示載頻，c表示光速，ζ₀(η)、ζ₁(η)分別表示與慢時間η有關的系數(shù)；

S62、利用所述二維非線性映射關系g_τ、g_η，將所述一致相位補償后的距離頻率域回波信號變?yōu)樗龌谒龆S非線性映射關系g_τ、g_η插值空間的信號；

S7、對所述基于二維非線性映射關系插值空間的信號進行二維逆傅里葉變換，得到SAR聚焦圖像。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于二維非線性映射的SAR運動補償方法，其特征在于，步驟S23包括：

S231、根據(jù)所述天線角度信息得到機載SAR平臺照射波束的單位方向矢量ω；

S232、在非理想情況下，根據(jù)所述單位方向矢量ω隨所述飛機姿態(tài)信息的變化計算得到新的波束單位方向矢量ω′：

ω′＝T·ω

其中，T為分別繞x、y、z軸旋轉(zhuǎn)的三個Givens矩陣的乘積；矩陣旋轉(zhuǎn)角度分別為翻轉(zhuǎn)角θ_roll、俯仰角θ_pitch、偏航角θ_yaw；

S233、由所述新的波束單位方向矢量ω′計算得到所述天線波束的斜視角θ_r：

θ_r＝asin(ω′)

其中，a表示擬合后的加速度。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于二維非線性映射的SAR運動補償方法，其特征在于，步驟S4包括：

S41、對所述基帶回波信號進行傅里葉變換，得到變換后的距離頻率域回波信號：

S42、通過距離脈壓函數(shù)對所述變換后的距離頻率域回波信號進行距離脈壓，得到所述距離脈壓后的距離頻率域回波信號。

4.如權(quán)利要求1所述的一種基于二維非線性映射的SAR運動補償方法，其特征在于，步驟S5包括：

S51、根據(jù)所述斜距歷程構(gòu)建一致相位補償函數(shù)H₂(f_τ,η)：

其中，f_τ表示距離頻率，f₀表示載頻，c表示光速，|r_ref(η)|表示斜距歷程，η表示方位慢時間，r_ref(η)＝s(η)+r_ref，r_ref(η)為載機到參考點C_ref的斜距歷程，r_ref表示斜距矢量，s(η)表示載機的實際路徑；

S52、利用所述一致相位補償函數(shù)H₂(f_τ,η)對所述距離脈壓后的距離頻率域回波信號進行相位補償，得到所述一致相位補償后的距離頻率域回波信號。