[发明专利]一种基于几何校正的多级后投影合成孔径雷达成像方法

权利要求书

1.一种基于几何校正的多级后投影合成孔径雷达成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，合成孔径雷达接收目标的原始回波信号，对接收到的回波信号进行解调和采样处理；

步骤2，对解调和采样后的信号进行距离向脉冲压缩处理，得到距离脉压后的信号；

步骤3，对距离脉压后的信号进行方位分块操作，将距离脉压后的信号分成N个子孔径信号并且将雷达全孔径分成N个子孔径；以每个子孔径的中心为原点，建立每个子孔径的极坐标系即局部极坐标系；在局部极坐标系中对每个子孔径信号进行后投影成像，得到每个子孔径信号对应的第0级子图像I₀(r₁,θ₁)，I₀(r₂,θ₂)，…，I₀(r_i,θ_i)，…，I₀(r_N,θ_N)；

步骤4，对第j级子图像中相邻两个子图像进行两两分组，即将前一子图像和后一子图像分为一组；m_j＝1,2,....N_j，j＝0,1,2,...,N_s-1，N表示子孔径数目，N_s为一个正整数；

步骤5，对每一组中的前一子图像和后一子图像进行几何校正，即对每一子图像的每行角度维元素和每列距离维元素进行平移；

将每一组中的前一子图像的每行角度维元素进行平移，每行角度维元素平移量如下式(1)，每列距离维元素进行平移，每列距离维元素平移量如下式(2)；前一子图像每行和每列平移后，得到平移后的前一子图像

Δθ1=arctan(ΔX1rmj+1)---(1)Δr1=ΔX22Rs+ΔXsin(θmj)---(2)]]>

其中，Δθ₁表示前一子图像每行角度维元素进行平移时的平移量，Δr₁表示前一子图像每列距离维元素进行平移时的平移量，前一子图像所在坐标系原点为后一子图像所在坐标系原点为前一子图像和后一子图像在叠加之后的子图像所在坐标系坐标原点设定为为预设值；ΔX₁表示原点和在x轴方向也就是航向的坐标差，R_s为成像场景中心到全孔径中心O₀的距离，表示前一子图像所在坐标系的角度；

将每一组中的后一子图像的每行角度维元素进行平移，每行角度维元素平移量如下式(3)，每列距离维元素进行平移，每列距离维元素平移量，如下式(4)；后一子图像每行和每列平移后，得到平移后的后一子图像

Δθ2=arctan(ΔX2rmj+1)---(3)Δr2=ΔX22Rs+ΔXsin(θ1+mj)---(4)]]>

其中，Δθ₂表示后一子图像每行角度维元素进行平移时的平移量，Δr₂表示后一子图像每列距离维元素进行平移时的平移量，前一子图像所在坐标系的原点为后一子图像所在坐标系的原点为前一子图像和后一子图像在叠加之后的子图像所在坐标系坐标原点设定为为预设值；ΔX₂表示原点和在x轴方向也就是航向的坐标差，R_s为成像场景中心到全孔径中心O₀的距离，表示后一子图像所在坐标系的角度；

对每组中的前一子图像和后一子图像的每行每列都进行平移，完成全部子图像的几何校正，得到几何校正后的子图像

步骤6，对每一组中经过平移之后的前一子图像和经过平移之后后一子图像在角度维上进行上采样，然后对上采样之后前一子图像和上采样之后后一子图像进行相位校正，得到相位校正之后的前一子图像和相位校正之后的后一子图像

每组中的前一子图像和后一子图像都经过角度维上采样、相位校正后，得到相位校正后的子图像

步骤7，将每一组中的相位校正之后的前一子图像和相位校正之后的后一子图像进行叠加，即每组中的相位校正之后的前一子图像和相位校正之后的后一子图像进行叠加，即：；在叠加之后，得到第j+1级子图像，即为

步骤8，令j增加1，重复步骤4-7，直到j＝N_s-1，得到第N_s级子图像第N_s级子图像即为最终成像结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于几何校正的多级后投影合成孔径雷达成像方法，其特征在于，步骤3包括以下子步骤：

3a)对距离脉压后的信号进行方位分块操作，即将距离脉压后的信号分成N个子孔径信号，N_s为一个正整数；同时将雷达全孔径分成N个子孔径，每个子孔径的长度为L；

3b)以每个子孔径的中心为原点，建立每个子孔径的极坐标系，即局部极坐标系，极轴垂直于雷达的航迹并指向雷达成像场景一侧；

在第i个局部极坐标系下，第i个子孔径信号表示为s_i(r_i,θ_i)，i＝1,2,…N，r_i表示第i个局部极坐标系的极半径，也表示成像场景中任意一个点目标到第i个子孔径中心的距离，θ_i表示第i个局部极坐标系的角度；

3c)对每个子孔径信号进行后投影成像，得到第i个子孔径信号成像后子图像I(r_i,θ_i)，表达式如下：

I(ri,θi)=∫-L/2L/2si(ri,θi)exp(jKcR(ri,θi))dx]]>

其中，s_i(r_i,θ_i)，i＝1,2,…N，表示第i个子孔径信号，r_i表示第i个局部极坐标系的极半径，θ_i表示第i个局部极坐标系的角度，即(r_i,θ_i)表示场景中任意一个点目标在第i个局部极坐标中的坐标，λ为雷达信号波长，L表示子孔径长度，雷达和成像场景中任意一个点目标(r_i,θ_i)之间的瞬时斜距为x为雷达在第i个局部极坐标系下的位置，

3d)经过子步骤3c)得到第0级子图像I₀(r₁,θ₁)，I₀(r₂,θ₂)，…，I₀(r_i,θ_i)，…，I₀(r_N,θ_N)，i＝1,2,…N，N表示子孔径数目。