[发明专利]基于高超声速飞行器俯冲段的前斜视SAR成像方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，涉及一种合成孔径雷达SAR成像方法，可用于高超声速飞行器俯冲段的前斜视SAR对地面场景实现二维成像。 

背景技术

高超声速飞行器是指飞行速度超过5倍音速的有翼或无翼飞行器，一般飞行在20km～30km的临近空间。高超声速飞行器由于具有高空、高速巡航特性，可实现所谓“2小时全球到达”，有望作为雷达平台完成快速远程侦察、地面目标识别等任务，极具应用潜力。高超声速飞行器平台合成孔径雷达成像技术是实现地面运动和静止目标识别与定位的基础，具有极高的价值。 

高超声速飞行器平台SAR成像的难点为高超声速飞行器在跳跃式飞行时，高超声速平台雷达工作于无动力飞行的俯冲段，并且在远程侦察等应用背景下，必须采用前斜视的工作方式，即成像模型为俯冲段的前斜视模式。传统SAR成像方法是在匀速直线运动距离模型上推导的，通过精确的相位修正完成高精度的二维成像，对于高超声速平台俯冲段运动时的加速度模型，传统SAR成像方法得不到高分辨图像；现有的一些基于俯冲弹道模型的弹载SAR成像算法，由于补偿精度不够，在小前斜视角、高速度情况下，成像效果也比较差。现有的雷达成像技术面临新的挑战。 

目前可用于俯冲弹道模型的成像方法主要有RD和CS类算法。 

RD类算法，如秦玉亮，王建涛，王宏强等在论文“基于距离-多普勒算法的俯冲弹道条件下弹载SAR成像”（电子与信息学报,2009,31(11):2563-2568.[QIN Y L,WANG J T,WANGH Q,et al.Range Doppler algorithm based missile-borne SAR imaging with diving maneuver[J].Journal of Electronics&Information Technology,2009,31(11):2563-2568.]）和刘高高，张林让，易予生在论文“一种曲线轨迹下的弹载前斜视成像算法”（西安电子科技大学学报,2011,38(1):123-129.[LIU Gao-gao,ZHANG Lin-rang,YI Yu-sheng.Missile-borne squint SAR algorithm based on a curve locus[J].Journal of Xidian University,2011,38(1):123-129.]）提出的基于RD算法的改进算法可进行俯冲段的前斜视SAR成像，但是前斜视角一般都比较大，即前斜视角大于50度，在小于50度的前斜视角情况下成像质量较差，而且RD类算法可成像场景过小。 

CS类算法，如孙兵，周荫清，陈杰等在论文“基于恒加速度模型的斜视SAR成像CA-ECS算法”（电子学报,2006,34(9):1595-1599.[SUN Bing,ZHOU Yin-qing,CHEN Jie,et al.CA-ECSalgorithm for squinted SAR imaging based on constant acceleration model[J].Acta Electronica Sinica,2006,34(9):1595-1599.]）提出的基于CS算法的改进算法，可进行较精准的大场景成像，但是由于相位补偿精度不够，成像前斜视角较小时，方位向聚焦变差，成像效果不好。 

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，根据高超声速飞行器SAR平台的运动特点，提出一种基于高超声速飞行器俯冲段的前斜视SAR成像方法，以提高成像质量，实现在高超声速平台条件下的前斜视角高分辨SAR成像。 

本发明的技术方案是：根据俯冲段前斜视的成像几何模型，将惯性导航系统提供的速度和加速度参数引入拓展的CS成像方法中，在成像处理时通过进行高次相位补偿、距离向的调频变标处理，提高距离向处理性能；通过方位向处理得到精准成像。其实现步骤包括如下： 

(1)根据高超声速飞行器俯冲段的前斜视SAR回波录取模型，获得基带雷达回波信号S₀； 

(2)对基带雷达回波信号S₀进行高次相位补偿处理： 

2a)对基带SAR回波信号S₀分别进行距离向傅里叶变换和方位向傅里叶变换，得到信号S₀的二维频域信号S₁：