[发明专利]基于非线性调频信号的CZT成像方法

说明书

技术领域

本发明属于合成孔径雷达成像技术领域，具体涉及一种CZT成像方法。

背景技术

目前各种合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)成像算法，大多采用的是线性调频信号（Linear Frequency Modulation，FLM），较少采用非线性调频信号（Non-Linear Frequency Modulation，NFLM）。因为FLM信号易于产生，并且后续的处理比较简单，而NFLM信号不容易产生，目前还没有NFLM信号的显示表达式。CZT（Chirp Z-Transform）算法是一种高效的二维频域类算法，该算法的优势在于处理过程简单、图像保真度高，并且在校正RCM的过程中不依赖信号的线性调频特性，因此可以适用于非线性调频信号SAR成像，其核心思想是将信号的二维频谱分解为与场景中心相关的部分和与距离变化量相关的部分。现有CZT算法首先利用聚焦函数对场景中心进行聚焦处理，再利用CZT校正空变的距离徒动量，同时补偿与其相关的方位调制项，最后做方位IFFT就得到最终的SAR图像。在利用CZT校正距离徒动时，现有算法采用FFT的方法进行，运算量比较大，不能满足实时性的要求。

采用线性调频信号（FLM）信号在进行匹配滤波的时候输出往往具有较高的距离旁瓣，因而人们往往引入窗函数对其进行加权，但是加权处理在降低距离旁瓣的同时，使压缩波形的主瓣展宽，并且还会引入1-3dB的信噪比损失，1-3dB的信噪比降低相当于增加50%左右的发射机功率，这在很多情况下是不能够接受的，并且线性调频信号容易被捕获并识别，进而受到干扰。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的基于线性调频信号CZT成像方法存在的上述问题，提出了一种基于非线性调频信号的CZT成像方法。

本发明的技术方案为：一种基于非线性调频信号的CZT成像方法，具体包括如下步骤：

S1.获取回波信号，

设雷达发射的是非线性调频信号，其载波频率和线性调频率分别为f_c和Kr，则点目标的回波信号可以表示为：

s(τ)=rect(tTa)rect(τ-2R(t)/CTr)exp(-j4πλR(t)+jπθ)]]>

其中，τ为距离向时间变量，T_r为脉冲宽度，T_a为合成孔径时间，λ为载波波长，θ是非线性调频信号的相位，C为光速，R(t)是点目标到平台的瞬时斜距，rect表示的是方位向和距离向信号的包络，r为点目标与飞机航向的最短距离，载机速度为v，x为点目标的方位向位置；

S2.距离压缩，

对回波信号s(τ)进行距离向傅立叶变换，然后将傅立叶变换后的信号与距离压缩函数相乘进行距离压缩，其中，距离压缩函数H=FFT(conj(s(-τ)))，对距离压缩后的信号进行方位向傅立叶变换并运用驻定相位原理得到信号的二维频域表达式：