[发明专利]一种SAR成像方法

说明书

本发明提出一种SAR成像方法，通过对SAR数据进行校正、距离向补偿、方位频域高次项补偿、方位频域高次相位滤波、方位时域高次项补偿和方位倾斜校正等得到聚焦后的图像。本发明针对子孔径数据处理，在高阶近似二维谱的基础上，同时考虑距离包络和方位目标位置引入的调频率空变，并采用频域高次相位滤波的方法加以解决，有效地提高了成像速度，在保证成像精度的基础上，能够满足实时成像的要求。

技术领域

本发明涉及一种SAR成像方法，属于精确制导技术领域。

背景技术

合成孔径雷达(SAR)作为一种微波有源成像系统，具有全天时、全天候和高分辨率成像等优势。将SAR成像技术应用于主动雷达导引头，能够增强其在复杂战场环境下精确制导的自主性和抗干扰能力。飞行平台SAR系统在中制导阶段最常见的应用是通过景象匹配修正弹道和INS误差，是提高制导精度的一种有效措施，已成为当前SAR成像应用的主要方向。

受制于平台的空间和载荷，SAR天线尺寸一般较小，使其全孔径方位分辨率远高于匹配参考图。在实际应用中，飞行器的目标一般位于其飞行方向的正前方，这就要求在大前斜模式下成像。飞行器在俯冲段具有两维加速度，而为了能够给飞行器提供足够的机动时间，成像算法的设计不宜复杂。可在适当损失分辨率的代价下，采用部分孔径数据成像，尽可能简化算法流程、降低运动补偿的复杂度和数据的存取规模，以满足实时成像的要求。因此，对于在俯冲段基于子孔径数据的大斜视SAR成像算法的研究具有重要的意义。

由于飞行器在俯冲段运动的复杂性，致使其回波信号二维谱的推导具有一定难度。在现有的算法研究结果中，利用级数反演法得到了双基构型下回波信号的二维谱，运用在弹载俯冲段回波信号二维谱的推导中得到了回波信号的高阶近似二维谱。但其在方位聚焦时，未考虑方位调频率空变，聚焦效果有限。在利用级数反演法得到高阶近似二维谱的基础上，使用参变量解耦的方法，替换了二维谱中的方位空变项，但其必须满足远场假设近似条件，而实际中该条件很难满足。还有的算法通过采用方位非线性变标来处理方位空变问题，但均为全孔径处理算法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供了一种能有效提高成像速度的子孔径SAR成像方法。

本发明的技术解决方案：一种SAR成像方法，通过以下步骤实现：

第一步，对SAR原始数据X(t,t_m)进行距离向求FFT得到X(f,t_m)，通过公式(1)的校正函数对X(f,t_m)进行校正，其中t表示时间域，f表示频域，t_m为方位慢时间,

其中f_c为信号的载频，f_r为距离多普勒频率，exp{·}表示指数函数，θ为斜视角,即飞行器与夹角大地坐标系OXYZ的YOZ平面的夹角，c表示光速，j表示复数的虚部，h为t_m＝0时飞行器的飞行高度，R₀为t_m＝0时波束中心斜距，v_x、v_z为飞行器沿X轴、沿Z轴的速度；

方位向是飞行器速度，相比距离向电磁波速度，方位向飞行的时间称为慢时间。将X(f,t_m)乘以公式(1)右边即可进行校正。

本步骤的距离向求FFT以及后续步骤中方位向求FFT、距离向求IFFT、方位向求IFFT为本领域公知技术，在此不一一赘述。

第二步，对经第一步校正后的数据进行方位向求FFT得到X(f_r,f_a)，并通过公式(3)对X(f_r,f_a)进行距离向补偿，