[发明专利]一站固定式调频连续波双基地SAR成像方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，特别涉及合成孔径雷达成像技术中的一站固定式调频连续波双基地SAR的成像方法，可用于在调频连续波模式下的一站固定式双基地SAR的成像。

背景技术

调频连续波FMCW合成孔径雷达SAR结合连续波与合成孔径成像技术，具有结构简单、体积小、重量轻、能耗小、成本低、截获率低、抗干扰能力强等特点。调频连续波双基地SAR系统结合双基地雷达收发分置的结构特性，可避免单基SAR中应用FMCW信号时收发天线之间的干扰问题，兼顾双基地和FMCW雷达的优点，具有获取目标信息丰富、作用距离远、安全性、抗干扰性、抗截获性能好及高机动、高分辨等特点，因此结合FMCW信号和双基地雷达具有其天然的应用优势。

传统的脉冲SAR认为雷达是“一步一停”的工作方式，而调频连续波SAR不适用于这种工作方式，调频连续波SAR一直在发射信号，发射信号持续期间内雷达载机前进引起的多普勒频移不能忽略，这个多普勒频移会使目标的回波包络产生移动，影响图像的聚焦，应该予以补偿。

一站固定的双基地SAR是指只有一个基站运动，而另一个基站几乎静止的双基地SAR。由于一站固定的双基地SAR中简化了普通构型双基地SAR的一些问题如运动补偿和频谱推导等，因此一站固定的双基地SAR更易于实现。但由于一站固定的双基地SAR的接收机、发射机间存在着相对位置的变化，这种变化导致同一距离门内存在着不同的距离单元徙动RCM和方位调频率，即一站固定的双基地SAR在方位向是空变的，因此传统的基于方位向空不变的成像算法，如RD算法、CS算法、ωK算法均不适用于这类双基地SAR的成像问题。

文献“Frank H.Wong,Tat Soon YeoNew,Applications of Nonlinear Chirp Scaling in SAR Data Processing,IEEE Trans.On Geoscience and Remote Sensing,Vol.39,No.5,946-953,2001”中，提出了一种非线性变标方法来补偿方位调频率的空变性，但是这种方法是在二维时域中对回波信号进行校正处理，忽略了距离徙动沿方位向的变化，这在距离徙动沿方位向变化比较大的情况下将会引入更大的误差。

文献“Robert Wang,Otmar Loffeld,Yew Lam Neo,Holger Nies,Ingo Walterscheid,Thomas Espeter,Jens Klare,and Joachim H.G.Ender,Focusing Bistatic SAR Data in Airborne/Stationary Configuration,IEEE Trans.On Geoscience and Remote Sensing,Vol.48,No.1,452-464,2010”中提出的一种基于数据分块的方法，该方法将数据进行分块处理，虽然同时考虑了距离徙动沿方位向的变化和方位调频率沿方位向的变化，但是这种方法需要在每一个数据块内进行匹配滤波，运算量很大，且只适合方位向范围变化不大的情况。

发明内容

本发明的主要目的在于针对上述已有方法的不足，在非线性变标的基础上提出了一种一站固定式调频连续波双基地SAR成像处理方法，以避免由接收机、发射机间相对位置变化引起的方位空变性，补偿由雷达平台运动引起的多普勒频移，提高雷达成像的聚焦精度和处理效率。

为实现上述目的，本发明的处理方法包括如下步骤：

1）通过静态发射机向目标发出调频连续波的雷达信号，由动态的接收机接收雷达回波信号，并对该回波信号依次进行去调频和去剩余视频相位误差处理，得到目标的两维时域回波信号s(t_r,t_a)，其中，t_r是距离时间，t_a是方位时间；

2）将经过预处理的雷达回波信号s(t_r,t_a)用f_r等效代换t_r，再根据泰勒级数展开法展开化简，得到距离频域方位时间域的回波信号s₁(f_r,t_a)，其中，f_r是距离频率；

3）根据目标到雷达接收机和发射机的距离，构造空变性校正函数以对雷达回波信号中方位向距离徙动的空变性和方位调频率的空变性进行校正，得到校正后的新的距离频域方位时间域的回波信号：