一种Ka波段机载SAR系统的实时成像方法和系统与流程

技术特征：

1.一种Ka波段机载SAR系统的实时成像方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，对机载SAR系统的原始成像数据进行预处理；

S2，根据机载SAR系统得到的惯导数据计算多普勒中心频率，根据多普勒中心频率对经预处理的原始成像数据进行多普勒中心频率补偿；

S3，对经多普勒中心频率补偿后的原始成像数据依次进行方位预滤波、抽取、运动误差补偿和距离徙动校正处理；

S4，根据S3处理后的原始成像数据计算多普勒调频率，依据所述多普勒调频率对经距离徙动校正处理的原始成像数据进行相位补偿；

S5，对经相位补偿的原始成像数据进行方位脉冲压缩处理，及横向位移补偿处理，得到输出数据；

S6，根据所述输出数据得到单视实图像，对单视实图像进行量化和多视处理得到每个单幅实图像，对相邻单幅实图像进行拼接得到实时成像数据。

2.根据权利要求1所述一种Ka波段机载SAR系统的实时成像方法，其特征在于，所述S2包括：根据机载SAR系统测量得到的惯导数据计算多普勒中心频率f_dc，f_dc的表达式是：

$f_{dc}=\frac{2}{\mathrm{\λ}R}\left(\begin{array}{c}\sqrt{V_E^2+V_N^2}\left(H\right)tan\mathrm{\Θ}\sin \left(\mathrm{\α}\right)+\\ \sqrt{V_E^2+V_N^2}\cos \left(\mathrm{\α}\right)\sqrt{R^2-H^2/{\left(cos\mathrm{\Θ}\right)}^2}+\\ V_{D}H\end{array}\right)$

其中，λ表示雷达工作波长，R表示雷达瞬时斜距，V_N表示载机北向速度，V_E表示载机东向速度，V_D表示载机地向速度，H表示载机相对目标场景的高度，Θ表示载机俯仰角，α表示载机航迹角，所述λ是机载SAR系统参数，R、V_N、V_E、V_D、H、Θ和α均是所述惯导数据；

根据多普勒中心频率对经预处理的原始成像数据进行多普勒中心频率补偿。

3.根据权利要求2所述一种Ka波段机载SAR系统的实时成像方法，其特征在于，所述S1包括：对机载SAR系统的原始成像数据进行距离向的脉冲压缩处理，所述原始成像数据包括回波信号数据。

4.根据权利要求3所述一种Ka波段机载SAR系统的实时成像方法，其特征在于，所述运动误差补偿处理包括：根据惯导数据解算出的一次运动误差和二次运动误差对经距离向的脉冲压缩、多普勒中心频率补偿、方位预滤波和抽取处理后的原始成像数据进行运动误差补偿。

5.根据权利要求4所述一种Ka波段机载SAR系统的实时成像方法，其特征在于，所述S5包括：对经相位补偿的原始成像数据进行方位脉冲压缩处理，再进行横向位移补偿处理，得到输出数据，所述横向位移Δx的表达式是：

$\mathrm{\Δ}x=\frac{f_{dc}\×\mathrm{\λ}\×R}{2v\×{\cos }^2\mathrm{\θ}}$

其中，Δx表示横向位移，f_dc表示所述多普勒中心频率，v表示载机飞行速度，R表示雷达瞬时斜距，θ表示载机俯仰角，所述λ是机载SAR系统参数，v、R和θ均是所述惯导数据；

所述输出数据Xa的表达式是：

x_a＝ifft(S(f)×H(f)×exp(j2πf×Δx/v))

$H\left(f\right)=\exp \left(-j\mathrm{\π}\frac{{\mathrm{\λRf}}^2}{2v^2{\cos }^2\mathrm{\θ}}\right)$

其中，所述S(f)表示回波信号频谱，H(f)表示滤波器频谱，f表示多普勒频率，所述S(f)由回波信号数据计算得出，H(f)由机载SAR系统参数和惯导数据计算得出,所述多普勒频率是将时域信号转化为频率域信号的变量。

6.根据权利要求1-5任意一项所述一种Ka波段机载SAR系统的实时成像方法，其特征在于，所述S4中所述多普勒调频率是所述多普勒频率的变化量。

7.一种Ka波段机载SAR系统的实时成像系统，其特征在于，包括：

预处理模块，用于对机载SAR系统的原始成像数据进行预处理；

多普勒中心频率补偿模块，用于根据机载SAR系统得到的惯导数据计算多普勒中心频率，根据多普勒中心频率对经预处理的原始成像数据进行多普勒中心频率补偿；

第一处理模块，用于对经多普勒中心频率补偿后的原始成像数据依次进行方位预滤波、抽取、运动误差补偿和距离徙动校正处理；

相位补偿模块，用于根据第一处理模块处理后的原始成像数据计算多普勒调频率，依据所述多普勒调频率对经距离徙动校正处理的原始成像数据进行相位补偿；

方位脉冲压缩及位移补偿处理模块，用于对经相位补偿的原始成像数据进行方位脉冲压缩处理，及横向位移补偿处理，得到输出数据；

第二处理模块，用于根据所述输出数据得到单视实图像，对单视实图像进行量化和多视处理得到每个单幅实图像，对相邻单幅实图像进行拼接得到实时成像数据。

8.根据权利要求7所述的一种Ka波段机载SAR系统的实时成像系统，其特征在于，所述多普勒中心频率补偿模块包括：用于根据机载SAR系统测量得到的惯导数据计算多普勒中心频率f_dc，f_dc的表达式是：

$f_{dc}=\frac{2}{\mathrm{\λ}R}\left(\begin{array}{c}\sqrt{V_E^2+V_N^2}\left(H\right)tan\mathrm{\Θ}\sin \left(\mathrm{\α}\right)+\\ \sqrt{V_E^2+V_N^2}\cos \left(\mathrm{\α}\right)\sqrt{R^2-H^2/{\left(cos\mathrm{\Θ}\right)}^2}+\\ V_{D}H\end{array}\right)$

其中，λ表示雷达工作波长，R表示雷达瞬时斜距，V_N表示载机北向速度，V_E表示载机东向速度，V_D表示载机地向速度，H表示载机相对目标场景的高度，Θ表示载机俯仰角，α表示载机航迹角，所述λ是机载SAR系统参数，R、V_N、V_E、V_D、H、Θ和α均是所述惯导数据；

根据多普勒中心频率对经预处理的原始成像数据进行多普勒中心频率补偿。

9.根据权利要求8所述的一种Ka波段机载SAR系统的实时成像系统，其特征在于，所述运动误差补偿包括：根据惯导数据解算出的一次运动误差和二次运动误差对经距离向的脉冲压缩、多普勒中心频率补偿、方位预滤波和抽取处理后的原始成像数据进行运动误差补偿。

10.根据权利要求9所述的一种Ka波段机载SAR系统的实时成像系统，其特征在于，所述方位脉冲压缩及位移补偿处理模块包括：用于对经相位补偿的原始成像数据进行方位脉冲压缩处理，再进行横向位移补偿处理，得到输出数据，所述横向位移Δx的表达式是：

$\mathrm{\Δ}x=\frac{f_{dc}\×\mathrm{\λ}\×R}{2v\×{\cos }^2\mathrm{\θ}}$

其中，Δx表示横向位移，f_dc表示所述多普勒中心频率，v表示载机飞行速度，R表示雷达瞬时斜距，θ表示载机俯仰角，，所述λ是机载SAR系统参数，v、R和θ均是所述惯导数据；

所述输出数据Xa的表达式是：

x_a＝ifft(S(f)×H(f)×exp(j2πf×Δx/v))

$H\left(f\right)=\exp \left(-j\mathrm{\π}\frac{{\mathrm{\λRf}}^2}{2v^2{\cos }^2\mathrm{\θ}}\right)$

其中，所述S(f)表示回波信号频谱，H(f)表示滤波器频谱，f表示多普勒频率，所述S(f)由回波信号数据计算得出，H(f)由机载SAR系统参数和惯导数据计算得出,所述多普勒频率是将时域信号转化为频率域信号的变量。