[发明专利]一种基于非线性调频信号的合成孔径雷达成像方法和装置

说明书

本发明公开了一种基于非线性调频信号的合成孔径雷达(SAR)成像方法，根据发射的非线性调频信号，对回波数据进行距离向脉冲压缩，并根据确定的斜距误差补偿参考距离处的运动误差，再采用改进的Stolt映射，最后补偿残余运动误差，并进行方位向聚焦，完成非线性调频信号的成像。本发明还同时公开了一种基于非线性调频信号的SAR成像装置。

技术领域

本发明涉及合成孔径雷达(SAR，Synthetic Aperture Radar)技术，尤其涉及一种基于非线性调频信号的SAR成像方法和装置。

背景技术

SAR是一种高分辨率成像雷达，可以在能见度极低的气象条件下得到类似光学照相的高分辨雷达图像，SAR通常装在飞机或卫星上，按平台的运动航迹来测距和二维成像。线性调频(LFM，Linear Frequency Modulation)信号是SAR中最常用的发射波形，将这种波形通过匹配滤波后，生成的响应函数，经归一化后的峰值旁瓣比(PSLR，Peak Side LobeRatio)为-13dB。为了抑制旁瓣的高度，通常采用加权窗函数、自适应滤波和优化算法，但这些方法使得匹配滤波器失配，降低输出的信噪比(SNR，Signal to Noise Ratio)。

相比于LFM信号，非线性调频(NLFM，Non-Linear Frequency Modulation)信号的脉冲压缩结果可以获得很低的PSLR，并且，这一过程并没有损失输出SNR。通过相关实验，NLFM信号可以避免SNR的1-2dB损失，相当于节省天线发射功率25％。对于能量紧缺的雷达系统中，采用NLFM信号作为发射波形可以提升系统性能。

但是，常用的SAR成像算法都是针对LFM开发，因此，不能将这些算法照搬到NLFM的SAR数据处理中，给出针对NLFM为发射波形的SAR成像方法是非常必要的。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例期望提供一种基于非线性调频信号的SAR成像方法和装置，能够使SAR有效使用NLFM信号作为发射波形，获得聚焦良好的图像，从而提升系统性能。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种基于非线性调频信号的SAR成像方法，包括：

根据发射的非线性调频信号，对回波数据进行距离向脉冲压缩，确定距离向脉冲压缩的数据；

确定斜距误差，根据斜距误差对距离向脉冲压缩的数据补偿参考距离处的运动误差，得到补偿后的数据；

对补偿后的数据采用改进的Stolt映射，得到距离徙动校正(RCMC，Range CellMigration Correction)和距离方位耦合项补偿的数据；

对RCMC和距离方位耦合项补偿的数据补偿残余运动误差，并进行方位向聚焦。

上述方案中，所述根据发射的非线性调频信号，对回波数据进行距离向脉冲压缩，确定距离向脉冲压缩的数据，包括：

对回波数据进行解调，并进行二维傅里叶变换，得到距离频域的回波数据；

将发射的非线性调频信号两端补零，补至回波数据的长度，进行傅里叶变换，并取共轭，得到处理后的非线性调频信号；

将处理后的非线性调频信号与距离频域的回波数据相乘，并将结果进行逆傅里叶变换，得到距离向脉冲压缩的数据。

上述方案中，所述确定斜距误差，根据斜距误差对距离向脉冲压缩的数据补偿参考距离处的运动误差，得到补偿后的数据，包括：

根据东、北、天向速度，拟合出真实运动轨迹，确定与理想运动轨迹沿视线方向的斜距误差；

将距离向脉冲压缩的数据变换到距离频域，并乘以所述斜距误差对应的相位，得到补偿后的数据。