专利名称：斜视聚束合成孔径雷达的成像方法
技术领域：
本发明属于SAR(Synthetic Aperture feidar，合成孔径雷达)成像领域，涉及一种适用于斜视聚束SAR成像处理的成像方法。
背景技术：
聚束SAR技术是SAR领域内的研究热点之一。在聚束SAR中，通过控制合成孔径时间内的天线波束指向，使天线波束长时间照射成像区域，获得比条带SAR更大的多普勒带宽，从而实现方位向的高分辨率。此外，在聚束SAR中，成像场景内不同方位位置目标具有不同的方位谱中心频率，这进一步增加了聚束SAR回波信号总的方位带宽。为避免回波信号发生方位谱混叠现象，SAR系统的PRF (Pulse Repeat Frequency，脉冲重复频率)通常需是回波信号总的方位带宽的1. 5 2倍。依照这一原则，在某些高分辨率/超高分辨率聚束SAR系统中，PRF需达几千赫兹甚至上万赫兹。过高的PRF不但增加了系统的硬件设计难度，还将导致回波数据量剧增，进而增加回波数据存储、传输和处理等负担。此外，在星载聚束SAR中，PRF不能设计得太高，否则会发生距离模糊现象。因此，在实际高分辨率聚束SAR系统中，通常采用PRF小于回波信号总的方位带宽的设计方法。由于PRF不满足 Nyquist采样定理，将导致回波信号发生方位谱混叠现象。回波信号的方位谱混叠现象使聚束SAR的成像处理变得更加复杂，将导致传统SAR频域成像方法不再适用，需研究更加有效的成像方法。目前，适用于具有方位谱混叠现象聚束SAR的成像方法主要两种一是子孔径成像法。有关这种方法的详细推导，可参见J.Mittermayer， A. Moreira, and 0.Loffeld.Spotlight SAR data processing using the frequency scaling algorithm. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol. 37, no. 5，pp. 2198-2214，1999。子孔径成像法的缺点为在回波信号的方位压缩处理中，存在复杂的频谱拼接处理，这将易导致SAR图像出现幅度失真和相位失真，降低图像质量。此外， 频谱拼接的次数将随着PRF的降低而增加，从而在一定程度上影响算法的成像效率。二是两步式成像法。有关这种方法的详细推导，可参见R. Lanari, M. Tesauro, E. Sansosti, et al. Spotlight SAR data focusing based on a two-step processing approach. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol.39, no. 9, PP. 1993-2004, 20010两步式成像法的优点是成像过程中不存在频谱拼接处理，较好地保持了系统传输函数的空变特性，具有很高的成像精度。其缺点为两步式成像法是基于正侧视聚束SAR成像模型推导的，不适用于斜视聚束SAR的成像处理。
发明内容
发明目的本发明提供一种斜视聚束SAR的成像方法，提高斜视聚束SAR的图像质量。技术方案首先，基于原始斜视聚束SAR回波信号，采用非线性平移法进行多普勒中心校正预处理，消除斜视角对方位粗聚焦的影响，得到预处理回波信号。然后，依照斜视聚束SAR回波信号模型，构造方位粗聚焦参考信号，并对预处理回波信号进行方位粗聚焦处理，得到方位粗聚焦后的回波信号。最后，对方位粗聚焦后的回波信号进行精聚焦处理， 得到SAR图像。本发明的技术方案包括以下处理步骤第一步，预处理。本步骤对输入的斜视聚束SAR回波信号进行多普勒中心校正预处理，目的是通过校正斜视聚束SAR回波信号中的多普勒中心方位折叠现象，消除斜视角对后续方位粗聚焦处理的影响。具体实现步骤为步骤1)设发射信号为线性调频信号，则接收到的斜视聚束SAR回波信号ss( τ， ta)可表示为ss(tjJ = a r-2r(。) expexp
L c 」 L c 」其中a[ ·]为信号包络，τ为距离快时间，、为方位慢时间，κ为发射信号的调频斜率，f。为发射信号中心频率，c为光速。r (ta)为ta时刻SAR天线APC(Antenna Phase Center，天线相位中心)到目标的瞬时斜距距离r{ta) = ^v2{ta-tn)2+ r。2 - 2vr0 (ta - tn) sin 0S
「2 ο^ / 、.广 ν3 sin ^ cos2 Oii { 、3^ ^rl W ^2es{ta-tn) -v(ta-tn)sm0s+-^-其中&为目标方位位置时间，ν为SAR搭载平台的运行速度，es为斜视角。设SAR 搭载平台飞行方向为方位向，则斜视角θ s定义为合成孔径中心到成像场景中心连线与方位向间夹角的余角。^为目标沿斜视方向到SAR搭载平台飞行航迹的最短斜距。对回波信号ss( τ，ta)作距离向傅里叶变换，即可得到距离频域回波信号ss (fr, ta)，其中fr为距离频率。步骤2)将距离频域回波信号ss(f；，ta)乘以非线性多普勒中心校正因子
权利要求
1. 一种斜视聚束SAR(Synthetic Aperture Radar，合成孔径雷达)的成像方法，其特征在于，包括下述步骤 第一步，预处理；步骤1)设发射信号为线性调频信号，则接收到的斜视聚束SAR回波信号ss ( τ，ta)表
全文摘要
本发明提供一种斜视聚束SAR的成像方法，提高斜视聚束SAR的图像质量。技术方案是首先，基于原始斜视聚束SAR回波信号，采用非线性平移法进行多普勒中心校正预处理，消除斜视角对方位粗聚焦的影响，得到预处理回波信号。然后，依照斜视聚束SAR回波信号模型，构造方位粗聚焦参考信号，并对预处理回波信号进行方位粗聚焦处理，得到方位粗聚焦后的回波信号。最后，对方位粗聚焦后的回波信号进行精聚焦处理，得到SAR图像。本发明消除了斜视角对后续方位粗聚焦处理的影响，实现了对具有方位谱混叠现象斜视聚束SAR的高精度成像。
文档编号G01S7/41GK102323581SQ20111013918
公开日2012年1月18日 申请日期2011年5月26日 优先权日2011年5月26日
发明者周智敏, 安道祥, 李悦丽, 李欣, 王增宇, 王广学, 黄晓涛, 黎向阳 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学