[发明专利]一种高效全局直角坐标投影融合的改进FFBP成像方法

说明书

本发明属于SAR成像技术领域，公开了一种高效全局直角坐标投影融合的改进FFBP成像方法，包括以下步骤：利用合成孔径雷达接收回波信号，对其进行距离向匹配滤波，得距离压缩后的信号；以合成孔径中心为原点建立全局直角坐标系，并将距离压缩后全孔径数据均匀划分成N个子孔径数据；在成像区域构建全局直角坐标投影网格，将每个子孔径数据在全局直角坐标投影网格上进行后向投影，得到子孔径成像结果；在全局直角坐标投影网格下，对子孔径成像结果进行递归融合，得全孔径的高分辨率图像；该方法突破了传统FFBP算法基于局部极坐标网格的限制，充分利用全局直角坐标网格投影与递归融合的优势，避免了二维逐点插值和坐标转换，处理效率高。

技术领域

本发明涉及合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)成像技术领域，具体涉及一种高效全局直角坐标投影融合的改进FFBP成像方法，可用于机载等SAR成像处理平台，适用于各种复杂成像场合下的高精度实时成像。

背景技术

时域后向投影(Back-projection，BP)成像算法通过斜距反投影与相干相加，实现了任意航迹和雷达工作模式下的精确成像。但时域后向投影成像算法时间复杂度较高，限制了其在大规模成像场合的工程应用。

为提升时域后向投影成像算法效率，一些快速时域成像算法相继被提出，其中以快速分解后向投影(Fast Factorized BP，FFBP)成像算法最具有代表性。FFBP算法利用子孔径图像角域稀疏这一特性，在局部极坐标网格生成粗分辨率子图像，随后进行子图递归融合直至生成高分辨率图像，并以此获得了接近频域算法的运算复杂度。然而，不同局部极坐标系下的子图融合依赖于“点对点”的二维插值，带来极大运算量的同时还会导致插值误差积累。工程应用中FFBP算法的成像精度与效率相互制约，难以兼顾。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高效全局直角坐标投影融合的改进FFBP成像方法，该方法突破了传统FFBP算法基于局部极坐标网格的限制，充分利用全局直角坐标网格投影与递归融合的优势，避免了二维逐点插值和坐标转换，处理效率优于传统FFBP算法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

一种高效全局直角坐标投影融合的改进FFBP成像方法，包括以下步骤：

步骤1，利用合成孔径雷达接收回波信号g(t,t_m)，对所述回波信号g(t,t_m)进行距离向匹配滤波，得距离压缩后的信号s(t,t_m)；其中，t为快时间，t_m为方位慢时间；

步骤2，以合成孔径中心为原点建立全局直角坐标系，确定全局直角坐标系下各雷达位置坐标以及成像区域像素点坐标，并将距离压缩后全孔径数据均匀划分成N个子孔径数据；其中，每个子孔径数据的长度为l；

步骤3，在成像区域构建全局直角坐标投影网格，将每个子孔径数据在所述全局直角坐标投影网格上进行后向投影，得到每个子孔径数据对应的全局直角坐标下的子孔径成像结果；

步骤4，在全局直角坐标投影网格下，对所述子孔径成像结果进行递归融合，得全孔径的高分辨率图像。

进一步的，步骤1中，所述回波信号g(t,t_m)的表达式为：

其中，c为光速，j为虚部单位，T_p为发射脉冲时间宽度，γ为调频率，f_c为中心频率，R(t_m)为当前雷达位置到目标点T的距离，rect(·)为矩形窗函数。

进一步的，步骤1中，所述距离压缩后的信号s(t,t_m)的表达式为：