[發(fā)明專利]基于球體模型的俯沖段FENLCS大斜視高分辨成像方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010092297.4
• 申請(qǐng)日: 2020-02-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111273291B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘華;劉靜;趙榮華;李世平;王夢(mèng)圓;葉宗奇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S13/90
• 分類號(hào): G01S13/90
• 代理公司: 浙江千克知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發(fā)明公開(kāi)了基于球體模型的俯沖段FENLCS大斜視高分辨成像方法及系統(tǒng)。本發(fā)明涉及的基于球體模型的俯沖段FENLCS大斜視高分辨成像方法包括：S11.構(gòu)建機(jī)動(dòng)平臺(tái)俯沖段SAR成像的幾何構(gòu)型，并分析所述幾何構(gòu)型的回波特性、空間斜視角的空變特性；S12.對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行距離向處理；S13.構(gòu)建等距球體解析模型，并利用方位空變的殘留高階RCMC方法提高所述距離向處理的精度；S14.基于構(gòu)建的等距球體解析模型對(duì)方位空變的多普勒相位進(jìn)行重新建模，利用FENLCS方法去除多普勒中心頻率、實(shí)現(xiàn)多普勒調(diào)頻率方位的均衡，再進(jìn)行方位壓縮，獲得最終的聚焦圖像。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于球體模型的俯沖段FENLCS大斜視高分辨成像方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

SAR憑借其全天時(shí)、全天候、高分辨率等成像優(yōu)勢(shì)，使得將其與導(dǎo)彈、無(wú)人機(jī)、直升機(jī)等高速機(jī)動(dòng)平臺(tái)相結(jié)合的機(jī)動(dòng)平臺(tái)SAR成像技術(shù)研究已成為當(dāng)今研究熱點(diǎn)。機(jī)動(dòng)平臺(tái)因飛行軌跡靈活多變，其SAR成像過(guò)程根據(jù)平臺(tái)不同飛行狀態(tài)一般可劃分為直線勻速飛行和曲線加速俯沖兩個(gè)階段。機(jī)動(dòng)平臺(tái)在俯沖模式下，信號(hào)回波特性比一般平飛構(gòu)型更復(fù)雜，傳統(tǒng)的方位平移不變性不再成立。且俯沖構(gòu)型下存在的三維速度及加速度導(dǎo)致了空間斜視角的二維空變，使得回波信號(hào)隨距離、方位向的空變現(xiàn)象加劇，距離方位耦合嚴(yán)重。

大斜視SAR作為一種重要的成像模式，其為SAR成像提供了更多的機(jī)動(dòng)性和靈活性。但由于機(jī)動(dòng)平臺(tái)俯沖段成像構(gòu)型下存在三維速度和加速度，使得信號(hào)回波模型更復(fù)雜多變，加速度的存在使得距離徙動(dòng)(range cell migration)系數(shù)和多普勒參數(shù)存在更為劇烈的二維空變現(xiàn)象，導(dǎo)致機(jī)動(dòng)平臺(tái)俯沖段下的大斜視高分辨率成像變得困難。

通過(guò)對(duì)機(jī)動(dòng)平臺(tái)俯沖段SAR成像系統(tǒng)模型的研究分析，俯沖段構(gòu)型中的信號(hào)回波特性主要受三維速度和加速度的影響。空間斜視角在此條件下二維空變，給距離向RCM校正和方位向多普勒參數(shù)均衡處理帶來(lái)了難題。并且，傳統(tǒng)方法只對(duì)線性距離走動(dòng)校正(linearrange walk correction,LRWC)后點(diǎn)目標(biāo)空間變化關(guān)系解析式進(jìn)行了一階近似，處理精度達(dá)不到高分辨率成像的要求。因此，本發(fā)明提供了基于球體模型的俯沖段FENLCS大斜視高分辨成像方法及系統(tǒng)來(lái)解決上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種基于球體模型的俯沖段FENLCS大斜視高分辨成像方法及系統(tǒng)，對(duì)機(jī)動(dòng)平臺(tái)俯沖段構(gòu)型下的三維速度和加速度進(jìn)行處理，并獲得了精確走動(dòng)校正后的點(diǎn)目標(biāo)空間變化關(guān)系解析式，確保了機(jī)動(dòng)平臺(tái)俯沖段的高分辨率SAR成像。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

基于球體模型的俯沖段FENLCS大斜視高分辨成像方法，包括：

S1.構(gòu)建機(jī)動(dòng)平臺(tái)俯沖段SAR成像的幾何構(gòu)型，并分析所述幾何構(gòu)型的回波特性、空間斜視角的空變特性；

S2.對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行距離向處理；

S3.構(gòu)建等距球體解析模型，并利用方位空變的殘留高階RCMC方法提高所述距離向處理的精度；

S4.基于構(gòu)建的等距球體解析模型對(duì)方位空變的多普勒相位進(jìn)行重新建模，利用FENLCS方法去除多普勒中心頻率、實(shí)現(xiàn)多普勒調(diào)頻率方位的均衡，再進(jìn)行方位壓縮，獲得最終的聚焦圖像。

本發(fā)明構(gòu)建了俯沖段斜距幾何模型，描述了斜距受三維速度及加速度影響的現(xiàn)象，并分析了三維加速度對(duì)二維頻譜的影響。為處理由三維速度與加速度帶來(lái)的距離方位耦合問(wèn)題，對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行了結(jié)合加速度補(bǔ)償操作的距離去走動(dòng)處理。基于距離預(yù)處理的結(jié)果，構(gòu)建了一種等距球體解析模型，借此模型推導(dǎo)出了用于準(zhǔn)確描述經(jīng)距離處理后的同一距離單元上的點(diǎn)目標(biāo)間的方位位置關(guān)系的解析式。此解析式在距離向殘余高階項(xiàng)處理中得到了應(yīng)用，大大提升了距離處理精度，并在方位向處理中用于方位多普勒參數(shù)的均衡處理，即實(shí)現(xiàn)了多普勒中心的去除以及調(diào)頻率及高次項(xiàng)的均衡處理，最后實(shí)現(xiàn)了方位聚焦。