[发明专利]基于数字聚束的合成孔径雷达极坐标波前弯曲补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合成孔径雷达(synthetic aperture radar，简称SAR)成像信号处理方法，特别是涉及一种基于数字聚束(digital spotlight)的合成孔径雷达极坐标格式算法(polar format algorithm，简称PFA)的波前弯曲补偿方法。

背景技术

聚束SAR是一种适用于小场景、高分辨率成像的SAR工作模式。它通过控制天线波束指向，使雷达发射能量持续照射同一场景，可以突破天线波束宽度限制，获得很大的合成孔径，从而获得很高的方位分辨率。极坐标格式算法(PFA)是一种经典的聚束SAR成像算法，如文献1：J.L.Walker，Range-Doppler imaging of rotating objects，IEEE Transactions on Aerospace and Electronic systems，vol.16，no.1，pp.23-52，January 1980.和文献2：D.A.Ausherman，A.Kozma，J.L.Walker，H M.Jones，and E.C.Poggio，Development in radar imaging，IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems，vol.20，no.4，pp.363-400，July 1984.和文献3：W.G.Carrara，R.S.Goodman，and R.M.Majewski，Spotlight Synthetic Aperture Radar：Signal Processing algorithms.Norwood，MA：Artech House，1995，Chapter 3中公开的技术。

PFA存在的主要缺陷在于其采用了平面波前假设，而实际的波前是弯曲的，理想航迹下由此引入的误差主要表现为空间频域的一次和二次空变相位误差，对应使图像产生几何失真和散焦，限制了PFA的有效成像场景大小。特别是近场、高分辨率条件下，如果不对其进行补偿，有效的成像场景大小已不能满足要求。目前，对PFA波前弯曲的补偿方法主要有三种，一种是基于子孔径处理的方法，如文献4：Doerry A.W.Synthetic Aperture Radar Processing with Polar Formatted Subaperture，conference record of the 28th Asilomar conference on signals，system&computers，Pacific Grove，California，pp.1210-1215，1994中公开的技术；第二种波前弯曲补偿方法是C.V.Jakowatz等人提出的空变后处理方法，如文献5：DorenN E，Jakowatz C V，Wahl D E，et al.General formulation for wavefront curvature correction in polar-formatted spotlight-mode SAR images using space-variant post-filtering[A].In：Proceeding of International Conference on Image Processing [C].Washington DC：IEEE Computer Society，pp.861-864，1997和文献6：Doerry A W.Wavefront Curvature Limitations and Compensation to Polar Format Processing for Synthetic Aperture Radar Images.New Mexico：Sandia National Laboratories，2007中公开的技术；第三种方法是W.G.Carrara等人在2004年提出的宽场景极坐标格式算法(Widefield Polar Format Algorithm，简称WPFA)，如文献7：W.G.Carrara，R.S.Goodman，M.A.Ricoy，New Algorithms for Widefield SAR image Formation，Proceedings of IEEE Radar Conference，Phildelphia：PA，April，pp.38-43，2004中公开的技术。