一种双基前视高机动平台sar扩展场景成像优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于雷达成像技术领域，特别设及一种双基前视高机动平台SAR扩展场景 成像优化方法，即双基前视高机动平台合成孔径雷达（SyntheticApertureRadar,SAR)扩 展场景成像优化方法，适用于双基前视高机动平台SAR或传统机载平台双基SAR的扩展场 景成像。
【背景技术】
[0002] 双基前视合成孔径雷达（SyntheticApertureRadar,SAR)因其收、发平台分置、 几何配置灵活，使其能够实现机动平台正前方目标的二维较高分辨率成像，有效弥补了单 基SAR无法对机动平台正前方目标进行二维成像的不足，近年来由于双基前视高机动平台 SAR的独特成像模式，使得双基前视高机动平台SAR成像技术受到广泛关注。
[0003] 双基前视高机动平台SAR炬FHM-SAR)成像技术是双基前视SAR在高机动平台中的 典型应用，该双基前视高机动平台SAR成像技术能够实现高机动平台正前方目标的全程二 维高分辨率成像，并且在许多特定的复杂场合中具有无可比拟的优势，比如在打击如舰母 战斗群、近岸舰船编队等复杂背景目标时，由于海岸环境中船舶密集、目标分布复杂，同时 岛岸林立、地形背景复杂等，使得现有的单脉冲雷达测角和单基SAR成像制导手段均难W 对复杂背景目标区域进行全程二维高分辨成像探测，也难W实现对复杂背景目标的有效分 离；而双基前视高机动平台SAR成像技术的低截获特点和隐身能力，能够使得双基前视高 机动平台SAR在俯冲下降阶段能够实现全程二维成像和自主寻的精确制导，并且双基前视 高机动平台SAR在地质探测、无人机协同作战、导弹主动寻的等方面具有潜在优势。
[0004] 与机载SAR相比，双基前视高机动平台SAR在下降过程中，收、发机均存在较大的 速度和加速度，并且收、发机的斜距历程中均引入的双根号形式和高次项部分，使得双基前 视高机动平台SAR的斜距历程和多普勒参数均表现出更为剧烈的变化特性，该变化特性使 得采用传统的驻定相位原理（PrincipleofStationary化ase，POS巧不能直接得到双基 前视高机动平台SAR的二维频谱，使得后续的SAR成像处理难度加大。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提出一种双基前视高机动平台SAR 扩展场景成像优化方法，该方法能够消除双基前视高机动平台SAR的场景位置空变性，扩 大场景SAR成像范围，降低SAR成像难度。
[0006] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予W实现。
[0007] 一种双基前视高机动平台SAR扩展场景成像优化方法，包括W下步骤：
[000引步骤1，建立双基前视高机动平台SAR的运动几何构型，得到接收机与点目标P之 间的瞬时双基斜距表达式Rbf(0，进而得到点目标P的SAR时域回波信号;其中，P为 接收机前视目标区域内任意一个点目标，i表示快时间，tm表示慢时间。
[0009] 步骤2,首先在距离频域-方位时域上对点目标P的SAR时域回波信号地，u进 行距离向快速傅里叶变换，得到距离频域-方位时域的回波信号S(ft, 〇,再对该距离频 域-方位时域的回波信号S(ft,tm)进行距离频域-方位时域上的线性走动量校正，依次得 到线性走动量校正后的回波信号和线性走动量校正后的斜距历程Rbfi(tm)，然后 对该线性走动量校正后的回波信号Sip(ft,tm)进行方位向快速傅里叶变换，得到时域回波 信号的二维频谱S(ft,f。）；对线性走动量校正后的斜距历程Rbfi(tm)进行高阶近似，得到线 性走动量校正后的高精度二维频谱到./;.，./：,)，进而得到线性走动量校正后的高精度二维频 谱到./；.，"的相位项巫也，fa);其中，fr表示距离向频率，tm表示慢时间，丫表示双基前视 高机动平台SAR雷达线性调频信号的调频率，f。表示多普勒频率。
[0010] 步骤3,将高精度二维频谱到/；，./：,)的相位项〇也fa)在距离向频率fr= 0处进 行泰勒级数展开并保留到S次项，分别得到方位压缩项4。江。;1^,。)、距离徙动项41江。；Rbf。)、二次距离脉冲压缩项和S次距离/方位禪合项43江。;1^?)，并将该四项 分别近似写为W收发机和点目标P在合成孔径中屯、时刻的双基距离和Rbf。为变量的表达 式，采用高阶多项式拟合来消除高精度二维频谱到的相位项? (ft,f。）中的相位空变 性；其中，ft表示距离向频率，f。表示多普勒频率，Rbf。表示收发机和点目标P在合成孔径中 屯、时刻的双基距离和。
[0011] 步骤4,步骤3消除高精度二维频谱的相位项的相位空变性后，得到空变性校正后 的高精度二维频谱的相位项，进而得到空变性校正后的时域回波信号的高精度二维频谱， 然后在二维频率域分别设计随距离空变的第一匹配滤波器卑。(ft，。和第二匹配滤波器 Ham(ft,fg)，将该空变性校正后的时域回波信号的高精度二维频谱依次经过第一匹配滤波 器卑。(fr，f。）和第二匹配滤波器卑。。(fr，f。)，得到距离域聚焦良好的相位补偿信号，并对该 距离域聚焦良好的相位补偿信号进行距离逆快速傅里叶变换，在距离-多普勒域设计第= 匹配滤波器Ha(fa)，并将经过距离逆快速傅里叶变换后的距离域聚焦良好的相位补偿信号 经过第S匹配滤波器Ha(f。)，即可得到聚焦后的SAR成像；其中，ft表示距离向频率，fg表 示多普勒频率。
[0012] 本发明与现有技术相比具有W下优点：
[0013] 第一，本发明针对双基前视高机动平台SAR该种特殊的双基前视成像模式，首先 结合其运动几何构型，建立双基前视高机动平台SAR几何运动模型，再与机载双基前视SAR 进行对比，分析双基前视高机动平台SAR运动特性；然后，利用级数反演原理得到双基前视 高机动平台SAR回波信号的高精度二维频谱，简化后续成像技术的难度。
[0014] 第二，本发明对双基前视高机动平台SAR回波信号的高精度二维频谱各相位项的 空变性进行详细量化分析，利用高阶多项式拟合得到与场景相关的泰勒系数，设计空变的 匹配滤波器，校正场景位置引起的空变，使得经过空变性校正之后，相位误差大大减小，能 够有效提高场景边缘点的成像性能，从而扩大场景成像范围。
[0015] 第S，本发明中的所有操作均由快速傅里叶变换（FFT)和点乘操作完成，具有较 高的运算效率。
【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为本发明的一种双基前视高机动平台SAR扩展场景成像优化方法流程示意 图；
[001引图2为本发明的一种几何运动模型示意图；
[0019] 其中，0为直角坐标系原点，为表述方便，接收机的运动关系在坐标系xOyz中表 示，发射机的运动关系坐标系X'Oy'Z中表示，发射机在与平面y化成iD夹角的平面内 沿曲线AtBt做下降运动，发射机持续斜视照射接收机前视目标区域（图中阴影部分），发 射机瞬时速度为Vt，Vt在坐标系X'Oy'Z中y'方向上的速度分量为Vty,，Vt在坐标系 X' Oy' Z中Z方向上的速度分量为Vt,;接收机在7化平面内沿曲线AA做下降运动，接 收机接收前视目标区域的回波信号，接收机瞬时速度为V,，V,在坐标系xOyz中y方向上的 速度分量为Vty，Vf在坐标系xOyz中Z方向上的速度分量为Vf,，P为接收机前视目标区域内 一个点目标，其坐标为（Xp，yp，0)。当慢时间tm=0时，接收机的高度为He,发射机的高度 为Ht;接收机在坐标系xOyz中的位置为R其坐标为（；0, 0,咕)，接收