专利名称：一种改进的基于频域频谱重建的频率步进sar成像方法
技术领域：
本发明涉及一种改进的基于频域频谱重建的频率步进SAR成像方法，属于SAR成像技术领域。
背景技术：
基于频域频谱重建的频率步进SAR成像方法主要分为两类①先做距离压缩和频域频谱重建，然后进行距离徙动校正和方位聚焦处理；②先进行二维聚焦处理，再做距离频域频谱重建。对于第①种方法，需要在距离频谱重建前进行距离压缩操作，但这种结构无法和一种高效的成像算法——CS类算法相结合使用，因此其适应性较第②种方法差。但第② 种方法存在一个问题在二维聚焦处理后，回波数据的距离频谱会发生扭曲，尤其是在高分辨率SAR系统中扭曲的程度增大，这很可能导致距离频谱混叠。如果这种距离频谱混叠现象发生，距离频谱重建将无法实施。在目前已有的技术中，还未发现解决该距离频谱混叠现象的方法。发明内容
本发明的目的是针对目前先进行二维聚焦处理，再做距离频域频谱重建的频率步进SAR成像方法(背景技术中提到的第②种方法)中可能存在的距离频谱混叠问题，提出一种改进的基于频域频谱重建的频率步进SAR成像方法。
一种改进的基于频域频谱重建的频率步进SAR成像方法，其基本实施过程包括步骤一至步骤五，具体为
步骤一、对载波频率η点步进的频率步进SAR回波数据按信号载波频率进行分组， 得到不同载波频率的η组子带回波数据，其中η > 2且η为正整数；每组子带回波数据包含 m条距离线的数据，m为正整数。
步骤二、判断步骤一所述子带回波数据在做二维聚焦处理后，其距离频谱是否会发生混叠；如果会发生频谱混叠，则对子带回波数据的距离频谱进行拓展操作，然后进行步骤三的操作；否则，直接进行步骤三的操作。
所述判断子带回波数据在做二维聚焦处理后，其距离频谱是否会发生混叠的方法具体为如果AfS Afthreshtjld，则判断子带回波数据在做二维聚焦处理后，其距离频谱会发生混叠。其中，Af为步进频率间隔；Aftosh。ld为门限步进间隔，
权利要求
1.一种改进的基于频域频谱重建的频率步进SAR成像方法，其特征在于其基本实施过程包括步骤一至步骤五，具体为步骤一、对载波频率η点步进的频率步进SAR回波数据按信号载波频率进行分组，得到不同载波频率的η组子带回波数据，其中η > 2且η为正整数；每组子带回波数据包含m条距离线的数据，m为正整数；步骤二、判断步骤一所述子带回波数据在做二维聚焦处理后，其距离频谱是否会发生混叠；如果会发生频谱混叠，则对子带回波数据的距离频谱进行拓展操作，然后进行步骤三的操作；否则，直接进行步骤三的操作；步骤三、对步骤二得到的η组子带回波数据分别进行SAR成像操作，得到η幅子图像； 当艮> Δ ·时，相邻子带频谱会出现交叠现象，为了消除子带频谱交叠对频谱重建的影响， 需要在距离压缩处理时通过对距离频谱加窗来去除频谱的交叠部分；其中，B^为子带回波带宽且B,彡Af, Δ f为步进频率间隔；步骤四、对步骤三得到的η幅子图像进行方位配准，得到η幅方位配准后的子图像； 步骤五、从步骤四得到的每幅子图像中取出第k条距离线数据，得到η条距离线数据， 并对所述η条距离线数据进行距离频谱重建，其中，1 < k < m，且k为正整数；重复进行m 次操作后得到具有距离高分辨的二维图像。
2.如权利要求1所述的一种改进的基于频域频谱重建的频率步进SAR成像方法，其特征在于其步骤二中所述判断子带回波数据在做二维聚焦处理后，其距离频谱是否会发生混叠的方法具体为如果八Afthreshtjld，则判断子带回波数据在做二维聚焦处理后，其距离频谱会发生混叠；其中，A fthreshold为门限步进间隔，AZiw^ = 16Ily^ ； fs为采样率；β A为方位波束宽度；&为载波频率；如果△ f < △ fthreshold,则判断子带回波数据在做二维聚焦处理后，其距离频谱不会发生混叠。
3.如权利要求1所述的一种改进的基于频域频谱重建的频率步进SAR成像方法，其特征在于其步骤二中所述对子带回波数据的距离频谱进行拓展操作的具体方法为把子带回波数据通过傅里叶变换转换到距离频域，并在距离频谱的两端通过补零把距离频域范围拓展到Br extendHz;其中，丛-—=$《/。++ \ Af + \BX α为过采样系数且1< α < 1.3 卩如果距离向的原有点数用符号凡表示，距离频谱两端的补零点数用符号Nr—zer。s表示，乂，=，「爿表示向上取整。
4.如权利要求1所述的一种改进的基于频域频谱重建的频率步进SAR成像方法，其特征在于其步骤三中所述SAR成像操作的步骤包括第3. 1步至第3. 3步，具体为第3. 1步对子带回波数据进行距离压缩操作，得到距离压缩操作后的子带数据；当^ > Af时，相邻子带频谱出现交叠现象，为了消除子带频谱交叠对频谱重建的影响，在距离压缩处理时通过距离频谱加窗来去除频谱的交叠部分；第3. 2步对距离压缩操作后的子带数据进行距离徙动校正，得到距离徙动校正后的子带数据；第3. 3步对距离徙动校正后的子带数据进行方位压缩操作，得到子图像。
5.如权利要求1所述的一种改进的基于频域频谱重建的频率步进SAR成像方法，其特征在于其步骤四中所述对η幅子图像进行方位配准的具体方法为从η幅子图像中选取第i幅子图像作为基准图像，其中1 < i < η且i为正整数，将其它子图像通过傅立叶变换的时移性质在方位平移U个像素，其中1 < j < n，j为正整数且j兴i。η
6.如权利要求1所述的一种改进的基于频域频谱重建的频率步进SAR成像方法，其特征在于其步骤五中所述对η条距离线数据进行距离频谱重建的具体方法包括第5. 1步至第5. 4步，具体为第5. 1步通过傅里叶变换将η条距离线数据分别变换到距离频域，得到η条距离频谱；第5. 2步对第5. 1步得到的η条距离频谱进行补零操作，得到η条补零操作后的距离频谱；所述对η条距离频谱进行补零操作的具体方法为如果η条距离频谱对应的子带回波数据在步骤二中进行了距离频谱拓展，则η条距离频谱的补零位置根据公式(1)得到
全文摘要
一种改进的基于频域频谱重建的频率步进SAR成像方法，具体为①对载波频率n点步进的频率步进SAR回波数据按信号载频分组，得到不同载波频率的n组子带回波数据(包含m条距离线的数据)；②判断子带回波数据在做二维聚焦处理后，其距离频谱是否会发生混叠；如果发生，则对子带回波数据的距离频谱做拓展操作；③对子带回波数据做SAR成像操作；当子带回波带宽大于步进频率间隔时，在距离压缩处理时通过对距离频谱加窗来去除频谱的交叠部分；④对n幅子图像进行方位配准；⑤从每幅子图像中取出第k条距离线数据做距离频谱重建；重复m次后得到具有距离高分辨的二维图像。本发明方法使子带数据距离频谱混叠的影响被消除，保证距离频谱重建操作顺利进行。
文档编号G01S13/90GK102520403SQ20111038932
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月30日 优先权日2011年11月30日
发明者丁泽刚, 刘荦锶, 吕争, 朱动林, 田卫明 申请人:北京理工大学