[發(fā)明專利]一種在軌實(shí)時(shí)SAR成像方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111567586.6
• 申請(qǐng)日: 2021-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN114397657A
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯凱強(qiáng);呂通;倉基榮;羅智耀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 星測未來科技（北京）有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01S13/90
• 分類號(hào): G01S13/90;G06T5/10;G06T11/00
• 代理公司: 北京科領(lǐng)智誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11782
• 代理人: 陳士騫

1.一種SAR成像方法，其特征在于：所述方法采用FPGA芯片，所述FPGA芯片上設(shè)置有大容量存儲(chǔ)模塊與成像算法模塊，所述FPGA芯片為并行流水的存算一體架構(gòu)；

所述大容量存儲(chǔ)模塊為HBM，所述HBM包括多個(gè)數(shù)據(jù)通道，并且每個(gè)數(shù)據(jù)通道的讀寫端口是分開的，可獨(dú)立運(yùn)行；

所述成像算法模塊為多個(gè)，并且每一個(gè)所述成像算法模塊對(duì)應(yīng)所述HBM的一個(gè)數(shù)據(jù)通道，所述成像算法模塊與所述HBM通過大帶寬AXI總線之間交互；

所述方法包括以下步驟：

S1:接收原始回波數(shù)據(jù)存入所述HBM的前16個(gè)通道中進(jìn)行積累，然后進(jìn)行方位向傅里葉變換和補(bǔ)余距離徒動(dòng)校正；

S2：將步驟S1中做完所述距離徒動(dòng)校正處理的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)置存入所述HBM的后16個(gè)通道中，對(duì)每個(gè)回波的數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換，在頻域進(jìn)行二次距離壓縮處理和一致距離徒動(dòng)校正處理，處理完畢后再進(jìn)行逆傅里葉變換，距離向脈壓處理；

S3:將步驟S2中做完距離向脈壓的輸出轉(zhuǎn)置存入前16個(gè)通道中，存儲(chǔ)序列；將每一列數(shù)據(jù)復(fù)乘匹配濾波系數(shù)，并進(jìn)行相位校正，接著進(jìn)行逆傅里葉變換得到所述圖像處理數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SAR成像方法，其特征在于：所述多個(gè)片上內(nèi)存讀寫通道一共有32個(gè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SAR成像方法，其特征在于：所述成像算法模塊采用CS算法。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SAR成像方法，其特征在于：所述HBM用于接收原始回波數(shù)據(jù)，對(duì)CS算法各步驟輸出的回波數(shù)據(jù)進(jìn)行重新排列。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的SAR成像方法，其特征在于：所述多個(gè)數(shù)據(jù)通道分為前16個(gè)通道和后16個(gè)通道。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SAR成像方法，其特征在于：在步驟S1中，所述原始回波數(shù)據(jù)進(jìn)行方位向傅里葉變換后表示為：

其中，C為復(fù)常數(shù)，為距離徙動(dòng)在距離-多普勒域的表示，K_s(f_a,R_s)為實(shí)際的距離向調(diào)頻斜率，C_s(f_a)稱為彎曲因子，W_a為天線方向圖加權(quán)，s₀為發(fā)射信號(hào)包絡(luò)，t_a為方位向時(shí)間，τ為距離向時(shí)間，k_r為發(fā)射信號(hào)的調(diào)頻斜率，R_s為目標(biāo)與雷達(dá)的最短斜距。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SAR成像方法，其特征在于：在步驟S1中，所述補(bǔ)余距離徒動(dòng)校正表示為：等式右側(cè)后一項(xiàng)為變化量。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SAR成像方法，其特征在于：在步驟S2中，所述二次距離壓縮處理和一致距離徒動(dòng)校正處理后的數(shù)據(jù)表示為：

式中，第一個(gè)指數(shù)項(xiàng)表示方位向相位調(diào)制及殘差相位；第二個(gè)指數(shù)項(xiàng)表示距離向chirp調(diào)制；第三個(gè)指數(shù)項(xiàng)則包含了每個(gè)點(diǎn)目標(biāo)的實(shí)際距離徙動(dòng)量；相應(yīng)的，CS算法的第二個(gè)相位因子為：

其中，公式右側(cè)第一項(xiàng)用來完成距離向處理及二次距離壓縮，第二項(xiàng)用來完成距離徙動(dòng)校正。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SAR成像方法，其特征在于：在步驟S2中，所述逆傅里葉變換，距離向脈壓處理后的數(shù)據(jù)表示為：

其中，第一個(gè)指數(shù)項(xiàng)表示方位向Chirp調(diào)制，第二個(gè)指數(shù)項(xiàng)表示進(jìn)行Chirp Scaling處理時(shí)與Φ₁(τ,f_a；R_ref)相乘后引入的相位殘差；而CS算法的第三個(gè)相位因子為：

Φ₃(τ,f_a)的第一項(xiàng)用來實(shí)現(xiàn)方位向匹配濾波，第二項(xiàng)則用來校正相位殘差。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SAR成像方法，其特征在于：在步驟S3中，所述圖像處理數(shù)據(jù)表示為：

其中，A_a(t_a)及A_r(τ)分別為方位向處理及距離向處理后的包絡(luò)。