[发明专利]一种星载合成孔径雷达实时统一成像方法

说明书

本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种星载合成孔径雷达实时统一成像方法，根据合成孔径雷达SAR的回波信号、得到子孔径回波信号；根据多普勒中心补偿函数H₁得到多普勒中心补偿后的信号；根据方位向傅里叶变换后的信号得到完成距离向聚焦后的信号；根据完成距离向聚焦后的信号得到相位转换后的信号；根据二次相位信号得到无混叠的方位向信号；根据剩余相位补偿函数H₅得到第n块子孔径数据的低分辨率的SAR复图像；在全局坐标系下的复图像域对每块子孔径SAR复图像进行相干拼接得到全部数据的全分辨率图像。本发明可以适应多种成像模式，具有可以节约成本、并提升资源利用率、实用性强的有益效果。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种星载合成孔径雷达实时统一成像方法。

背景技术

星载合成孔径雷达SAR因其能够全天时全天候地对地面目标进行两维高分辨成像，在战场侦察、灾害监控、目标识别、资源探测等领域有着广泛的应用。星载SAR一般工作在条带模式居多，为了满足高成像分辨率及宽测绘带的要求，聚束模式、滑动聚束模式、Terrain Observation by Progressive Scans(TOPS)模式相继被提出，上述四种成像模式为星载SAR主要工作模式。为了使SAR成像结果能及时迅速应用于紧急情况，就需要星载SAR能够进行实时成像处理。

目前，针对这四种模式的成像算法已经有很多的研究。对于条带模式，主要有距离多普勒算法RDA，调频变标算法CSA，距离徙动算法RMA以及他们的扩展形式，这些成像算法通常基于方位平移不变性；对于聚束模式，主要有极坐标格式算法PFA，两步处理方法等；对于滑动聚束和TOPS模式，提出了包含方位预处理，扩展线频调变标算法ECS，形变校正等步骤的全孔径算法、基带方位变标算法BAS。但上述这些算法都是针对一种或两种具体的成像模式提出的，不能对四种模式进行统一的成像处理。后来，有基于FrFT的统一聚焦方法提出来满足多种模式下成像处理。

在实时处理方面，主要是基于子孔径的处理方法。这种方法中子孔径是重叠的，利用传统条带算法处理每一个子孔径内距离徙动校正RCMC，对子孔径的处理结果拼接实现全孔径的方位脉压。此外还有一种基于改进的浮点CS算法，该方法中只有在特定的时间和频率相位因子才会改变，浮点操作主要是降低运算量。虽然这些方法都具有良好的实时性，但是未能高效利用成像处理系统的工作时间，因为其在录取数据的很长时间处于空闲状态。尤其是星载SAR长探测距离、高方位分辨率等的特点使得其利用率更低。在基于子孔径的方法中，由于子孔径重叠会出现栅瓣，Sun提出一种基于CS-dechirp的实时成像方法，但该方法只针对条带模式，对其他几种模式处理时又会产生方位向混叠的问题。

以上成像实时处理算法都只针对特定的SAR模式，而不能同时在多种SAR模式下工作。因而实际处理时，就需要对于不同的模式尤其相应的处理模块，导致研究成本增加，尤其在成像场景未知的情况下。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种星载合成孔径雷达实时统一成像方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种星载合成孔径雷达实时统一成像方法，包括：

步骤一，接收合成孔径雷达SAR的回波信号，在方位向划分成子孔径进行处理，以得到不同成像模式下的子孔径回波信号；

步骤二，利用多普勒中心补偿函数H₁对所述子孔径回波信号的多普勒中心进行补偿，并进行方位向傅里叶变换，以得到多普勒中心补偿后的信号；

步骤三，对所述方位向傅里叶变换后的信号采用扩展线频调变标算法实现距离变标、距离校正，以得到完成距离向聚焦后的信号；

步骤四，利用相位转换函数H₂将所述完成距离向聚焦后的信号方位向的双曲相位函数变为标准的二次相位信号，以得到相位转换后的信号；