基于偶次多项式逼近的sar雷达成像分辨率确定方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于雷达信号处理领域，特别涉及一种基于偶次多项式逼近的SAR雷达成 像分辨率确定方法，适用于机载平台或星载平台的SAR雷达成像质量评估。
【背景技术】
[0002] 合成孔径雷达（SAR)成像技术属于高分辨率雷达成像技术，该技术通过在距离方 向发射大带宽信号获得高分辨率，并通过在方位方向采用一个运动传感器，将该运动传感 器模拟成一个长的天线阵列，以此获得方位方向上的较高分辨率。近半个世纪以来，SAR雷 达成像理论和SAR雷达成像技术均得到很大发展，尤其SAR雷达成像技术得到了广泛应用， 如遥感和地图测绘方面的广泛应用。
[0003] 分辨率是衡量SAR雷达成像质量的重要评价指标，通常根据SAR雷达所在场景中 点目标冲激响应曲线的3dB主瓣宽度来计算SAR雷达成像分辨率其计算方法目前有后向 投影（Back projection，BP)方法和相关函数方法两种。后向投影方法的基本思想是，根 据SAR雷达成像区域内每一个像素点到该SAR雷达天线各个孔径点之间的双程时延，将该 SAR雷达回波信号的相应时延曲线进行相干叠加，求取相干叠加后的SAR雷达回波信号幅 度，进而得到所求点目标的后向散射强度，从而实现整个SAR雷达成像区域的聚焦成像；该 方法虽计算精确度高，但计算效率不高。
[0004] 相关函数方法是一种有效的分辨率分析方法，可以用来计算SAR雷达成像分辨 率。由于该相关函数方法的表现形式为二维积分形式，使得难以获取该相关函数的解析表 达式，而直接对该相关函数进行数值计算虽能得到SAR雷达成像分辨率，但计算效率低，并 且该相关函数方法的计算量与其精确度成正比。针对这个问题，现有技术公开了一种基于 距离与方位分离处理的分辨率分析方法，该方法虽然计算效率高，但由于考虑到其距离与 方位的耦合严重，使得二维分离处理可能会带来较大的计算误差。
【发明内容】
[0005] 针对以上现有技术存在的不足，本发明的目的在于提出一种基于偶次多项式逼近 的SAR雷达成像分辨率确定方法，该方法不仅计算精度高、计算效率高，而且还适用于机载 平台或星载平台的SAR雷达成像质量评估。
[0006] 一种基于偶次多项式逼近的SAR雷达成像分辨率确定方法，其特征在于，包括以 下步骤：
[0007] 步骤1，分别获取地面点目标A和点目标B的雷达回波信号，并分别做距离脉压 处理，分别得到点目标A的距离频域方位时域信号S a(f；，ta)和点目标B的距离频域方位 时域信号Sb(f；，t a)，进而分别得到点目标A中不包含幅度信息的距离频域方位时域信号 ^ U，U和点目标B中不包含幅度信息的距离频域方位时域信号^
[0008] 步骤2,根据点目标A的距离频域方位时域信号Sa(f；，ta)和点目标B的距离频域 方位时域信号Sb (f；，ta)，得到关于点目标A和点目标B的相关函数X (A，B)，并根据点目 标A中不包含幅度信息的距离频域方位时域信号和点目标B中不包含幅度信息 的距离频域方位时域信号毛，依次得到关于点目标A和点目标B的不包含幅度信 息的相关函数XfAB)和关于点目标A和点目标B的不包含幅度信息的近似简化相关函数 ，进而依次得到关于点目标A和点目标B的不包含幅度信息的近似简化相关函数形 式X ( Λ r)和关于点目标A和点目标B的不包含幅度信息的最终近似简化相关函数形式 X(Δγ);其中，Λ r表示地面点目标A和点目标B之间的距离；
[0009] 步骤3,将关于点目标A和点目标B的不包含幅度信息的最终近似简化相关函数形 Κ?(Δγ)近似为仅包含偶次项的四次多项式相关函数且
[0010]
[0011] ，并分别计算得到地面点目标A和点目标B之间的距离Λ r的0次系数a。、2次系 数&2和4次系数a 4;其中，Λ r表示地面点目标A和点目标B之间的距离；
[0012] 步骤4,分别根据地面点目标A和点目标B之间的距离Λ r的0次系数a。、2次系 数&2和4次系数a 4，计算得到SAR雷达成像的分辨率P，其表达式为：
[0014] 其中，
，B1^表示SAR雷达的发射信号带宽，T a表示 合成孔径时间，a。表示地面点目标A和点目标B之间的距离Λ r的0次系数，a 2表示地面 点目标A和点目标B之间的距离Λ r的2次系数，&4表示地面点目标A和点目标B之间的 距离Λ r的4次系数，Λ r表示地面点目标A和点目标B之间的距离，且Λ r = I r I，r表示 点目标A指向点目标B的向量。
[0015] 至此，基于偶次多项式逼近的SAR雷达成像分辨率确定方法基本完成。
【附图说明】
[0016] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0017] 图1是本发明的引用地球固定坐标系下进行基于偶次多项式逼近的SAR雷 达成像分辨率确定方法的几何结构图；其中，在地球固定坐标系中，点目标A和点 目标B均位于地球表面，点目标A的坐标定义为（ X(]，y<]，Z。)，点目标B的坐标表示为 (χ0+ Λ X，y。+ Λ y, ζ。+ Λ z)，从 A 指向 B 的向量定义为 r，r = ( Λ X，Λ y, Λ z)，Rat表示 发射机到点目标A的瞬时距离，Rbt表示发射机到点目标B的瞬时距离，R at表示RAT(ta)的单 位向量，Rar表示接收机到点目标A的瞬时距离，R BR表示接收机到点目标B的瞬时距离，R AR 表示Rar(ta)的单位向量，Θ表示r^f|RAT之间的夹角，γ表示 r^f|RAR之间的夹角；
[0018] 图2(a)表示轨道I位于近地点的分辨率的大小和方向示意图，
[0019] 图2(b)表示利用本发明方法计算轨道I位于近地点的分辨率相对计算误差示意 图，
[0020] 图2 (c)表示利用后向投影（BP)算法计算轨道I位于近地点的分辨率示意图；其 中，黑色实线表示脉冲响应的3dB主瓣宽度；
[0021] 图3(a)表示轨道I位于赤道上空的分辨率的大小和方向示意图，
[0022] 图3 (b)表示利用本发明方法计算轨道I位于赤道上空的分辨率相对计算误差示 意图，
[0023] 图3(c)利用后向投影（BP)算法计算轨道I位于赤道上空的分辨率示意图；其中， 黑色实线表示脉冲响应的3dB主瓣宽度；
[0024] 图4(a)表示轨道I位于远地点的分辨率的大小和方向示意图，
[0025] 图4(b)表示利用本方法计算轨道I位于远地点的分辨率的相对计算误差示意图，
[0026] 图4(c)表示利用后向投影（BP)算法计算轨道I位于远地点的分辨率示意图；其 中，黑色实线表示脉冲响应的3dB主瓣宽度；
[0027] 图5(a)表示轨道II位于近地点的分辨率的大小和方向示意图，
[0028] 图5 (b)表示利用本方法计算轨道II位于近地点的分辨率相对计算误差示意图，
[0029] 图5 (c)表示利用后向投影（BP)算法计算轨道II位于近地点的分辨率示意图；其 中，黑色实线表示脉冲响应的3dB主瓣宽度；
[0030] 图6(a)表示轨道II位于赤道上空的分辨率的大小和方向示意图，
[0031] 图6 (b)表示利用本方法计算轨道II位于赤道上空的分辨率的相对计算误差示意 图，
[0032] 图6 (c)表示利用后向投影（BP)算法计算轨道II位于赤道上空的分辨率示意图； 其中，黑色实线表示脉冲响应的3dB主瓣宽度；
[0033] 图7(a)表示轨道II位于远地点的分辨率的大小和方向示意图，
[0034] 图7(b)表示利用本方法计算轨道II位于远地点的分辨率的相对计算误差示意 图，
[0035] 图7 (c)表示利用后向投影（BP)算法计算轨道II位于远地点的分辨率示意图；其 中，黑色实线表示脉冲响应的3dB主瓣宽度。
[0036] 具体实施方法
[0037] 参照图1，为本发明的引用地球固定坐标系下进行基于偶次多项式逼近的SAR雷 达成像分辨率确定方法的几何结构图，该种基于偶次多项式逼近的SAR雷达成像分辨率确 定方法，包括以下步骤：
[0038] 步骤1，分别获取地面点目标A和点目标B的雷达回波信号，并分别做距离脉压 处理，分别得到点目标A的距