[发明专利]一种便于实时处理的方位NCS大斜视SAR成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及大斜视SAR实时成像处理技术领域，尤其是一种便于实时处理的方位NCS大斜视SAR成像方法。

背景技术

SAR作为一种重要的微波成像技术，在军事以及民用领域均发挥着重要作用，其中斜视SAR由于其具有灵活的机动而受到青睐，然而和正侧视不同，斜视SAR的回波线性走动分量较大，并且高次项不可忽略，导致二维耦合严重；此外，方位时域走动校正可以将距离向和方位向初步解耦，但是导致方位调频率的空变性。针对斜视SAR的特点，传统的处理方法是：第一，对原信号先进行距离向FFT，转到距离频域-方位时域进行距离脉压和走动校正；第二，进行方位向FFT后转换到二维频域进行弯曲校正；第三，距离IFFT转到距离-多普勒域进行方位高次项补偿；第四，在方位向IFFT后得到SAR图像。可见，传统的处理方法虽然运算量不大，但由于没有考虑方位调频率的空变问题，边缘点聚焦效果较差，因此成像场景方位向较窄。

目前，现有方法通过考虑方位NCS解决空变问题，并且取得了显著成效，其处理方法是：第一，对原信号先进行距离向FFT，转到距离频域-方位时域进行距离脉压和走动校正；第二，进行方位向FFT后转换到二维频域进行弯曲校正；第三，进行距离向IFFT转到距离-多普勒域进行方位高次项补偿；第四，进行方位向IFFT后转到二维时域进行方位非线性变标；第五，再通过方位向FFT转到方位频域补偿二次项和剩余相位；第六，最后进行方位向IFFT后得到SAR图像。由于FFT变换和IFFT变换非常耗时，其变换次数是衡量算法运算量的关键参数，这种方法距离向需要一次FFT和一次IFFT变换，方位向需要两次FFT和两次IFFT变换，计算量大，不利于工程的实现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既能有效补偿方位调频率的空变性，又能减少FFT变换和IFFT变换的次数，降低计算量的便于实时处理的方位NCS大斜视SAR成像方法，该方法包括下列顺序的步骤：

（1）建立SAR模型，通过对距离向数据作FFT变换，将回波转到距离频域-方位时域，再进行距离脉压和走动校正，接着进行方位非线性变标；

（2）对方位向数据作FFT变换，转到二维频域进行弯曲校正；

（3）对距离向数据作IFFT变换，在斜距-多普勒域补偿方位线性调频项、高次项、方位NCS变标引入的剩余相位；

（4）对方位向数据作IFFT变换，最终得到SAR图像。

所述建立SAR模型如下：

式中，分别表示距离和方位向的包络，为快时间，为平台运动时间，为载频，为光速，为快时间，为距离调频率，为波束中心指向目标时的时间，为斜视角，为中心斜距，为平台运动速度，j是虚数矢量。

对距离向数据作FFT变换后，再乘以距离脉压和走动校正滤波器来进行距离脉压和走动校正，距离脉压和走动校正滤波器的公式如下：

式中，为距离向频率,为距离调频率，为载频, 为平台运动时间，为光速，为斜视角，为平台运动速度，j是虚数矢量；

再乘以方位NCS变标滤波器来进行方位非线性变标，方位NCS变标滤波器的公式如下：

式中，为走动校正后点目标的斜距，为斜视角，为平台运动速度，为平台运动时间，j是虚数矢量，λ是发射的电磁波波长。 

在对方位向数据作FFT变换后，根据驻相定理推导二维频域表达式：

式中，为方位向频率，为距离向频率, 为光速，为斜视角，为中心斜距，为平台运动速度，为载频，为波束中心指向目标时的时间，为走动校正后点目标的斜距，λ是发射的电磁波波长；

乘以二次距离脉压和距离弯曲校正滤波器来进行弯曲校正，二次距离脉压和距离弯曲校正滤波器的公式如下：

式中，为距离向频率, 为光速，为方位向频率，为载频，为斜视角，为中心斜距，为平台运动速度，j是虚数矢量。

对距离向数据作IFFT变换后，乘以用于线性调频项、高次项和剩余相位补偿的滤波器，该滤波器公式如下：

 

式中，为方位向频率，为光速，为载频，为快时间，为斜视角，为中心斜距，为平台运动速度，为走动校正后点目标的斜距，j是虚数矢量，λ是发射的电磁波波长，f_dr是方位调频率。