[发明专利]一种运动误差参数化的极坐标SAR成像方法

权利要求书

1.一种运动误差参数化的极坐标SAR成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，确定机载SAR雷达，所述机载SAR雷达工作在聚束右侧视前视模式下；机载SAR雷达对其观测区域发射电磁波并接收回波，从而获得原始回波信号；所述机载SAR雷达，还包括：

机载SAR雷达以恒定速度v直线运动形成理想航迹，并且机载SAR雷达以恒定速度v匀速直线运动nT时间内飞过的航线为合成孔径L_a，n为大于0的正整数，T表示机载SAR雷达的脉冲重复周期；合成孔径的中心为O，机载SAR雷达高度为H，机载SAR雷达的观测区域中心为S；

将合成孔径中心O到机载SAR雷达的观测区域中心S的连线O-S与理想航迹构成的平面记为斜距平面Ω，将合成孔径中心O到机载SAR雷达的观测区域中心S的连线O-S与理想航迹法线在斜距平面Ω上的夹角记为斜视角θ_sq；机载SAR雷达的理想航迹方向为方位向，在斜距平面上与方位向正交的方向为距离向；选取机载SAR雷达的观测区域中任意一点，记为点目标P；

以机载SAR雷达的观测区域中心S为原点，以机载SAR雷达匀速直线运动方向为x₁轴方向，设定x₁轴方向为正北方向，正东方向为y₁轴方向，根据右手法则确定z₁轴方向，从而构建Sx₁y₁z₁直角坐标系，则理想航迹下天线相位中心在Sx₁y₁z₁直角坐标系中的三维坐标为(X_I，Y_I，Z_I)；其中天线相位中心表示机载SAR雷达发射电磁波的等效相位中心；

以机载SAR雷达的观测区域中心S为原点，以机载SAR雷达匀速直线运动方向为x轴方向，设定x轴方向为正北方向，则以正东方向在斜距平面的投影为y轴方向，构建Sxy平面直角坐标系；

将真实航迹下天线相位中心在斜距平面上的坐标记为(X，Y)，

(ΔX，ΔY，ΔZ)表示机载SAR雷达三维运动误差量，ΔX表示机载SAR雷达沿Sx₁y₁z₁直角坐标系中x₁轴方向的运动误差分量，ΔY表示机载SAR雷达沿Sx₁y₁z₁直角坐标系中y1轴方向的运动误差分量，ΔZ表示机载SAR雷达沿Sx₁y₁z₁直角坐标系中z₁轴方向的运动误差分量；点目标P在斜距平面上的坐标为(x_p，y_p)，机载SAR雷达的观测区域中心在斜距平面上的坐标为(0，0)，则天线相位中心到点目标P的瞬时斜距R_p(X)为：

其中，(X_I，Y_I，Z_I)表示理想航迹下天线相位中心在Sx₁y₁z₁直角坐标系中的三维坐标，(x_p，y_p)表示点目标P在斜距平面上的坐标，(X，Y)表示真实航迹下天线相位中心在斜距平面上的坐标；

步骤2，对所述原始回波信号在距离频域依次进行距离匹配滤波和方位去斜，进而得到高阶距离徙动补偿后的回波信号；

步骤3，计算距离向波数，并使用所述距离向波数对高阶距离徙动补偿后的回波信号进行距离插值，得到距离波数均匀化后的回波信号；在步骤3中，所述距离向波数为k_y，其表达式为：

其中，f_r表示距离频率，f_c表示机载SAR雷达发射电磁波的载频，C表示光速；

所述距离波数均匀化后的回波信号为s(k_y，θ)，其表达式为：

s(k_y，θ)＝exp{-jk_y[(x_pcosθ_sq-y_psinθ_sq)tanθ+(x_psinθ_sq+y_pcosθ_sq)]}

其中，θ_sq表示斜视角，(x_p，y_p)表示点目标P在斜距平面上的坐标；

步骤4，计算方位向波数，并使用所述方位向波数对距离波数均匀化后的回波信号进行方位向插值，得到二维波数均匀化的回波信号；在步骤4中，所述方位向波数为k_x，其表达式为：

其中，θ表示机载SAR雷达的成像方位角，X表示真实航迹下天线相位中心在斜距平面上的横坐标，Y表示真实航迹下天线相位中心在斜距平面上的纵坐标，k_y表示距离向波数，θ_sq表示斜视角；

所述二维波数均匀化的回波信号为s(k_y，k_x)，其表达式为：

s(k_y，k_x)＝exp{-j[k_x(x_pcosθ_sq-y_psinθ_sq)+k_y(x_psinθ_sq+y_pcosθ_sq)]}

其中，(x_p，y_p)表示点目标P在斜距平面上的坐标；

步骤5，根据二维波数均匀化的回波信号，计算得到聚焦成像。