[发明专利]一种基于二维非线性映射的SAR运动补偿方法

权利要求书

1.一种基于二维非线性映射的SAR运动补偿方法，其特征在于，包括步骤：

S1、在一个脉冲周期内M个采样点下，接收惯性测量单元输出的飞机姿态信息和东北天坐标系下的瞬时速度信息，并接收雷达状态信息系统输出的天线角度信息；

S2、结合运动方程，对所述飞机姿态信息、所述天线角度信息和所述瞬时速度信息进行预处理，得到载机到参考点的斜距历程；包括：

S21、在所述东北天坐标系下，对所述瞬时速度信息中东向瞬时速度、北向瞬时速度、天向瞬时速度分别进行拟合，并与所述运动方程进行结合，分别得到初始东向瞬时速度、初始北向瞬时速度、初始天向瞬时速度及各阶次的东向瞬时加速度、各阶次的北向瞬时加速度、各阶次的天向瞬时加速度；

S22、对所述初始东向瞬时速度、所述各阶次的东向瞬时加速度在一个合成孔径时间内求积分，得到在所述东北天坐标系下载机的东向坐标；

对所述初始北向瞬时速度、所述各阶次的北向瞬时加速度在一个合成孔径时间内求积分，得到在所述东北天坐标系下载机的北向坐标；

对所述初始天向瞬时速度、所述各阶次的天向瞬时加速度在一个合成孔径时间内求积分，得到在所述东北天坐标系下载机的天向坐标；

根据所述东向坐标、所述北向坐标和所述天向坐标得到载机的实际路径；

S23、根据所述飞机姿态信息和所述天线角度信息计算天线波束的斜视角；

S24、根据所述天线波束的斜视角计算载机到参考点的斜距矢量；

S25、根据所述载机到参考点的斜距矢量和所述载机的实际路径计算得到所述载机到参考点的斜距历程；

S3、对SAR成像系统接收的回波信号进行下变频，得到SAR成像系统接收的基带回波信号；

S4、对所述基带回波信号进行距离脉压处理，得到距离脉压后的距离频率域回波信号；

S5、根据所述斜距历程，对所述距离脉压后的距离频率域回波信号进行一致相位补偿，得到一致相位补偿后的距离频率域回波信号；

S6、对所述一致相位补偿后的距离频率域回波信号进行二维插值，得到基于二维非线性映射关系插值空间的信号；包括：

S61、构建二维非线性映射关系g_τ、g_η：

其中，f_τ表示距离频率，f₀表示载频，c表示光速，ζ₀(η)、ζ₁(η)分别表示与慢时间η有关的系数；

S62、利用所述二维非线性映射关系g_τ、g_η，将所述一致相位补偿后的距离频率域回波信号变为所述基于所述二维非线性映射关系g_τ、g_η插值空间的信号；

S7、对所述基于二维非线性映射关系插值空间的信号进行二维逆傅里叶变换，得到SAR聚焦图像。

2.如权利要求1所述的一种基于二维非线性映射的SAR运动补偿方法，其特征在于，步骤S23包括：

S231、根据所述天线角度信息得到机载SAR平台照射波束的单位方向矢量ω；

S232、在非理想情况下，根据所述单位方向矢量ω随所述飞机姿态信息的变化计算得到新的波束单位方向矢量ω′：

ω′＝T·ω

其中，T为分别绕x、y、z轴旋转的三个Givens矩阵的乘积；矩阵旋转角度分别为翻转角θ_roll、俯仰角θ_pitch、偏航角θ_yaw；

S233、由所述新的波束单位方向矢量ω′计算得到所述天线波束的斜视角θ_r：

θ_r＝asin(ω′)

其中，a表示拟合后的加速度。

3.如权利要求1所述的一种基于二维非线性映射的SAR运动补偿方法，其特征在于，步骤S4包括：

S41、对所述基带回波信号进行傅里叶变换，得到变换后的距离频率域回波信号：

S42、通过距离脉压函数对所述变换后的距离频率域回波信号进行距离脉压，得到所述距离脉压后的距离频率域回波信号。

4.如权利要求1所述的一种基于二维非线性映射的SAR运动补偿方法，其特征在于，步骤S5包括：

S51、根据所述斜距历程构建一致相位补偿函数H₂(f_τ,η)：

其中，f_τ表示距离频率，f₀表示载频，c表示光速，|r_ref(η)|表示斜距历程，η表示方位慢时间，r_ref(η)＝s(η)+r_ref，r_ref(η)为载机到参考点C_ref的斜距历程，r_ref表示斜距矢量，s(η)表示载机的实际路径；

S52、利用所述一致相位补偿函数H₂(f_τ,η)对所述距离脉压后的距离频率域回波信号进行相位补偿，得到所述一致相位补偿后的距离频率域回波信号。