[發明專利]具有恒加速度的雙基SAR的改進RD算法

有效

• 申請號: 202010305655.5
• 申請日: 2020-04-17
• 公開（公告）號: CN111505636B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 譚鴿偉;李夢慧;潘光武;呂蓬;楊晶晶
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S13/28
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭

本發明針對具有恒加速度的雙基合成孔徑雷達(Bistatic?Synthetic?Aperture?Radar，BiSAR)實時成像的要求，提出了一種改進的RD算法。首先對斜距利用Chebyshev多項式展開為高階冪級數形式，提高了斜距近似精度，再進行預處理，補償了線性距離走動(Linear?Range?Cell?Migration，LRCM)和多普勒線性相位，以便于利用級數反演法(Method?of?Series?Reversion，MSR)得到回波信號的高階近似二維頻譜。在此基礎上，將二維頻譜相位中關于距離和方位的耦合項利用Chebyshev多項式近似為冪級數形式，通過距離和方位向相位補償，最終實現聚焦成像。本發明能有效克服加速度帶來的誤差，并提高場景區域點目標的成像質量。

技術領域

本發明屬于雷達信號處理領域，特別涉及合成孔徑雷達成像技術中的具有恒加速度的雙基SAR的改進RD算法。

背景技術

雙基合成孔徑雷達(Bistatic?Synthetic?Aperture?Radar，BiSAR)作為一種遙感微波有源成像系統，具有全天時、全天候和高分辨率成像等工作特點。由于發射平臺和接收平臺分置工作，與單基SAR相比，在運用上有更大的靈活性，能夠獲取更豐富的信息，作用距離更遠，基于這些優勢，BiSAR在軍事偵察、資源勘測等方面具有廣闊的應用前景。機載BiSAR容易受大氣湍流和外力等外界因素影響，其運動軌跡不再是標準成像模型中的勻速直線軌跡假設，其成像軌跡中必須考慮加速度，引入加速度必然會帶來運動誤差，因此，如何補償加速度的運動誤差和提高成像分辨率對于BiSAR成像算法的研究具有重要意義。

BiSAR收發平臺分置的結構導致斜距函數不再是類似單基SAR的單個雙曲線形式，而是兩個雙曲線之和，針對這一問題，一般對斜距函數展開為冪級數形式，如Li?Dong等人對斜距函數采用Taylor級數展開，Ding?Jinshan、王躍錕等人將斜距函數等效為單基SAR斜距，Robert?Wang、O?Loffeld、Y.L.Neo提出了Loffeld雙基SAR斜距函數公式等處理方法。

由于雷達平臺存在加速度，傳統的雙曲斜距模型不再成立，這給二維頻譜解析式的求解帶來了困難，依據駐留相位原理無法直接求得，需要借助級數反演法(Method?ofSeries?reversion，MSR)推導得出。頻譜相位中存在距離和方位的耦合項，這個耦合項不能直接補償，一般是通過Stolt插值處理來解除此耦合，但是這種做法的缺點是效率較低。

傳統的RD算法中，忽視了線性距離走動(Linear?Range?Cell?Migration，LRCM)和多普勒線性相位帶來的影響。線性RCM中包含大部分的距離多普勒耦合，而多普勒頻移是關于方位時間的線性相位，因此線性RCM和線性相位的存在不利于MSR的應用，應將它們去除進而提高二維頻譜的運算效率。

基于上述存在的問題，克服該現有方法所存在的缺陷是本技術領域亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，針對恒加速度實時成像BiSAR系統的要求，提出了一種基于Chebyshev多項式近似斜距和相位的改進RD算法，有效對加速度帶來的誤差進行補償，并提高點目標的聚焦性能和成像質量。

本發明的技術方案為：一種具有恒加速度的雙基SAR的改進RD算法，具體包括如下步驟：

(1)考慮雷達載體恒加速度的影響，構造雙基SAR的斜距函數表達式，建立雙基SAR回波模型；

(2)對構造的斜距函數表達式，利用Chebyshev正交多項式近似為關于方位時間的四階級數形式；

(3)在距離頻域方位時域完成距離壓縮，并對LRCM和多普勒線性相位進行有效校正和補償；

(4)利用MSR得到雙基SAR回波信號的二維頻譜解析式；