位置坐 标为（xK, 0, HK)。
[0065] 其中，x为该地面目标的X轴坐标，y为该地面目标的Y轴坐标，xT为发射站的X轴 坐标，y T为发射站的Y轴坐标，H T为发射站的Z轴坐标，XK为接收站的X轴坐标，H K为接收 站的Z轴坐标，接收站的飞行速度为V，飞行方向与Y轴平行。
[0066] 系统参数表如表1所示，发射站位置坐标（xT, yT, HT)为（_4km, 4km, 1km);接收站零 时刻的位置坐标（xK, 0, HK)为（-6km, 0km, 5km);接收站的飞行速度V为250m/s，飞行方向与 Y轴平行，发射信号的中心频率&为9. 6GHz，电磁波速度c为3X 10 8m/s。
[0067] 表1 ST-BSSAR系统参数表
[0068]
[0069] 所述步骤B、计算ST-BSSAR到地面任意点目标的双基距离和，并根据得到的双基 距离和获取点目标回波，并对点目标回波进行下变频，具体为：获取ST-BSSAR到地面任意 目标P(X，y,0)的双基距离和R(t;x,y)，记为：R(t;x,y)= RT(X，y)+RK(t;x,y);
[0070] 其中，
为固定发射站到P(x，y，〇)的距离；
为接收站到P(x，y，0)的距离，t表示方位时间变量。
[0071] 本实例中采用的目标场景布置如图3所示，ST-BSSAR从点目标P(x，y，0)反射的 回波经下变频后表达式为：
[0073] 其中，t为距离向时间变量，?]代表距离时间窗，Wa[ ?]为方位时间窗，tc = y/V，k是发射信号的调频斜率，c为电磁波速度，&为发射信号中心频率；经过步骤B后获 得的ST-BSSAR回波图像如图4所示。
[0074] 所述步骤C、获取经步骤B下变频后的点目标回波的二维频域表达式，进行距离向 脉冲压缩，得到距离脉冲压缩后的点目标回波，具体为：获取ST-BSSAR点目标回波的二维 频域表达式 S2df(fT，ft;x，y):
[0075] S2df(f T, ft；x,y) = ff r(fT)ffa (ft) exp(j02df)
[0076] 其中，WJ ?]代表距离频率窗，Wa[ ?]为方位频率窗，f T为距离频率变量，f t为方 位频率变量，02df为二维频域表达式的相位，0 2df的表达式如下：
为接收站到目标P(x，y，〇)的最近斜距。
[0079] 在二维频域乘以距离频率的二次项，从而去除二维频域中距离频率的二次项，完 成距离向脉冲压缩处理，距离压缩后的02df表示为：
[0081] 经过步骤C后获得的ST-BSSAR距离压缩图像如图5所示。
[0082] 所述步骤D、对由步骤C得到的点目标回波进行第一次频-频坐标变换，得到第 一次频-频坐标变换处理后的点目标回波，具体为：对ST-BSSAR二维频域回波做第一次 频-频坐标变换，变换关系如下所示：
[0084] 其中，ft'为第一次频-频坐标变换后的方位频率变量，则0 2df转换为：
[0086] 其中
；经过步骤D第一次频-频坐标变换后的ST-BSSAR图像如图 6所示，可以看出空变的距离弯曲已被去除，第一次频频坐标变换后的目标回波可表示为
[0087] Sjf^，ft' ；x，y) = Wr(fT)Wa(f' ）exp(j 0 ' 2df)。
[0088] 所述步骤E、根据方位向非线性调频变标函数对第一次频-频坐标变换后的点目 标回波，进行非线性调频变标处理，具体为：设k a(x，y)为同一距离单元内坐标为（x，y)的 目标的多普勒调频率，ka(xMf，y Mf)为该距离单元内参考目标的多普勒调频率，再计算出多 普勒调频率的差分为
[0089] A ka (x, y) = ka (x, y) -ka (xref, yref)
[0090] 对A ka(x，y)沿方位时间进行二次积分，得到多普勒调频率均衡函数的相位，记为 ⑴，从而得到方位向非线性调频变标函数为 Snies⑴=exp{j<i)nles(t)};
[0091] 将第一次频-频坐标变换后的点目标回波数据与Snles(t)相乘，完成了对同一距离 单元内多普勒调频率的均衡，均衡后的9 ' 2df变为
[0093] 再利用如下参考函数
[0095] 去除均衡后9 ' 2df中方位频率的二次项，9 ' 2df变为：
[0097] 所述步骤F、对由步骤E得到的非线性调频变标处理后的点目标回波进行第二次 频-频坐标变换，得到第二次频-频坐标变换处理后的点目标回波，具体为：第二次频-频 坐标变换可表示为
[0099] 0 ' 2df经第二次频-频坐标变换后，可表示为
[0101] 则经过上述处理后，目标P(X，y，〇)的回波信号可表示为：
过步骤F第二次频-频坐标变换后的ST-BSSAR图像如图7所示，可以看出经过上述处理后， ST-BSSAR回波中距离徙动和多普勒调频率的二维空变问题已经得到解决。
[0103] 所述步骤G、对由步骤F得到的点目标回波进行二维傅里叶反变换，得到ST-BSSAR 图像，具体为：
[0104] 对步骤二次频-频坐标变换处理后的结果进行二维傅里叶反变换，得到最终的 ST-BSSAR图像，可表示为
[0106] 其中，IFFT2D[ ?]二维傅里叶反变换，sinc( ?)为辛格函数。
[0107] 图8是本实施例中采用本发明的方法得到的ST-BSSAR成像结果示意图。从图中 可以看出，本发明提供的方法可以很好的实现ST-BSSAR成像数据处理。
[0108] 通过本发明【具体实施方式】可以看出，本发明解决了固定发射站双基正侧视SAR回 波数据处理中距离徙动和方位多普勒调频率的二维空变性问题，可以实现ST-BSSAR目标 回波较好的聚焦成像。
[0109] 本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发 明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。对于本领 域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的 任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
【主权项】
1. 一种固定发射站双基正侧视SAR成像方法，其特征在于，包括W下步骤： A、 建立ST-BSSAR空间几何结构，并对参数进行初始化； B、 计算ST-BSSAR到地面任意点目标的双基距离和，并根据得到的双基距离和获取点 目标回波，然后对点目标回波进行下变频； C、 获取经步骤B下变频后的点目标回波的二维频域表达式，进行距离向脉冲压缩，得 到距离脉冲压缩后的点目标回波； D、 对由步骤C得到的点目标回波进行第一次频-频坐标变换，得到第一次频-频坐标 变换处理后的点目标回波； E、 根据方位向非线性调频变标函数对第一次频-频坐标变换后的点目标回波，进行非 线性调频变标处理； F、 对由步骤E得到的非线性调频变标处理后的点目标回波进行第二次频-频坐标变 换，得到第二次频-频坐标变换处理后的点目标回波； G、 对由步骤F得到的点目标回波进行二维傅里叶反变换，得到ST-BSSAR图像。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A建立ST-BSSAR空间几何结构， 具体包括：在直角坐标系中，场景中屯、设为坐标原点0,设P(x，y，0)为地面任意目标；发射 站固定，其位置坐标为知1，71，吊)，接收站零时刻的位置坐标为（而，〇，咕）； 其中，X为该地面目标的X轴坐标，y为该地面目标的Y轴坐标，Xt为发射站的X轴坐 标，为发射站的Y轴坐标，HT为发射站的Z轴坐标；X。为接收站的X轴坐标，H。为接收站 的Z轴坐标；接收站的飞行速度为V，飞行方向与Y轴平行。3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤B计算ST-BSSAR到地面任 意点目标的双基距离和的公式为： R(t；x,y) =Rx(x,y) +Rr(t；x,y) 其中，为发射站到P(x，y，0)的距离，为接收站到P(x,y, 0)的距离，t表示方位时间变量。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤B根据得到的双基距离和获取点 目标回波，并对点目标回波进行下变频，具体公式为：其中，T为距离向时间变量，Wf[ ?]代表距离时间窗，Wg[ ?]为方位时间窗，tc=y/V，k是发射信号的调频斜率，c为电磁波速度，f。为发射信号中屯、频率。5. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤C二维频域表达式的相位 为：其中，为接收站到目标P(X，y，0)的最近斜距； 距离压缩后的0 2df表达式为：6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤D第一次频-频坐标变换关系 为：其中，ft'为第一次频-频坐标变换后的方位频率变量，f。为发射信号中屯、频率，fT为 距离频率变量。7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤E非线性调频变标处理具体包 括；首先，设k,(x，y)为同一距离单元内坐标为（x，y)的目标的多普勒调频率，k,(Xuf，yuf) 为该距离单元内参考目标的多普勒调频率； 其中，Xuf为该参考目标的X轴坐标，yuf为该参考目标的Y轴坐标； 其次，算出多普勒调频率的差分为： Aka(X，y) =ka(X，y)-ka(Xref,yr址） 对Akg(x，y)沿方位时间进行二次积分，得到多普勒调频率均衡函数的相位，记为 4。1。,(*)，从而得到方位向非线性调频变标函数为；3。1。,(*)=6义口〇(1)。1。,(*)}; 然后，将第一次频-频坐标变换后的目标回波数据与s"iu(t)相乘，完成了对同一距离 单元内多普勒调频率的均衡，均衡后的0' 2df变为8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤F第二次频-频坐标变换关系 为：其中，ft'为第一次频-频坐标变换后的方位频率变量，f。为发射信号中屯、频率，fT为 距离频率变量。
【专利摘要】本发明公开一种固定发射站双基正侧视SAR成像方法，首先采用第一次频-频坐标变换，去除空变的距离弯曲；其次进行非线性调频变标处理，完成对空变多普勒调频率的均衡；再采用第二次频-频坐标变换，去除空变的距离徙动；最后利用二维傅里叶反变换，完成对ST-BSSAR回波的聚焦成像，从而解决了传统SAR成像方法和现有双基SAR成像方法无法解决ST-BSSAR数据处理时的二维空变问题，本发明的方法通过采用频-频坐标变换和方位非线性调频变标处理相结合，有效解决了固定发射站双基正侧视SAR距离徙动和方位多普勒调频率的二维空变问题。
【IPC分类】G01S13/90
【公开号】CN104931965
【申请号】CN201510219553
【发明人】李中余, 武俊杰, 刘竹天, 孙志超, 黄钰林, 杨建宇
【申请人】电子科技大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月4日