[发明专利]一种基于抽样序列长度约束条件下的SAR成像方法

说明书

本发明公开了一种基于最佳抽样序列长度约束条件下的SAR成像方法，该成像方法根据SAR距离向和方位向上的相关成像参数，设计初始抽样序列长度的计算公式；利用获得的初始抽样序列长度以及SAR图像质量性能评估的相应准则，在合理区间变化范围内结合曲线极值确定距离向和方位向最佳抽样序列长度，旨在为全局最优成像提供最佳抽样数据长度支撑，以此为基础构建高分辨SAR成像方法；本发明包括SAR回波信号应用分数阶Fourier变换的阶数计算，设定抽样序列长度约束条件和高分辨SAR成像方法的构建具体方法步骤。本发明在合成孔径雷达成像中克服了传统距离多普勒方法成像质量低的问题，显著提高了SAR图像距离向和方位向分辨率。

技术领域

本发明涉及合成孔径雷达成像方法，尤其涉及一种基于抽样序列长度约束条件下的SAR成像方法。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)广泛应用于军事和民用领域。目前距离多普勒(Range Doppler，RD)方法虽然在许多模式的SAR成像处理中，尤其是正侧视SAR成像处理中仍然广为使用，但是其较低精度的SAR图像质量越来越不能满足当前实际应用的需要。

分数阶Fourier变换(Fractional Fourier Transform，FrFT)是一种广义的Fourier变换，它是一种统一的时频变换，随着变换阶数从0连续增长到1而展示出信号从时域逐步变化到频域的所有特征。近年来，将分数阶Fourier变换应用于SAR成像处理中，已有文献通过定义旋转中心距离，利用分数阶Fourier变换得到基于参数的聚焦方法，该方法适用于条带SAR、聚束SAR和扫描SAR成像，三种模式的SAR数据都可以通过选择合适的参数以及分数阶Fourier变换旋转角来进行处理。已有文献利用分数阶Fourier变换在旋转的时频平面内获得单视复图像(single-look complex，SLC)的特征描述符，并与传统多尺度方法如Gabor滤波、二阶统计量和谱分析法作对比分析，测试结果表明该方法更适合用来对地面目标进行SAR图像分类。已有文献将分数阶Fourier变换应用于传统的RD方法，虽然可获得SAR成像性能的提高，但同时计算复杂度也相应增加。已有文献通过局部最优处理来测量SAR回波信号的调频率并以此计算FrFT的最优阶数，所研究方法在提高弹载SAR成像性能方面是有效的但不具有适用的普遍性。

为解决弹载SAR大距离徙动及空间时变性，已有文献提出一种新的基于分数阶Fourier变换的CS方法，该方法通过近似选择距离向和方位向分数阶Fourier变换的旋转角，获得比传统CS方法更优的SAR图像。已有文献将分数阶Fourier变换应用于星载SAR的数据处理，利用分数阶Fourier变换在旋转时频平面上表征SAR信号，达到最优处理和分析动目标在方位向上的残余Chirp信号。为获得地面动目标清晰的SAR图像，已有文献提出分数阶Fourier变换与自适应迭代模糊数方法相结合的多普勒参数估计方法，已有文献提出联合利用Wigner-Ville分布和分数阶Fourier变换实时估计多普勒参数的方法，并且观测信号的WVD处理决定分数阶Fourier变换的旋转角。已有文献针对地面合成孔径雷达(GB-SAR)或其它由物理或合成线性孔径构成的雷达系统，研究了基于分数傅里叶变换(FrFT)进行方位压缩的成像方法。同年，已有文献利用距离-频率变量的等间隔采样，研究了基于距离-频率反变换分数傅里叶变换(RFRT-FrFT)的合成孔径雷达地面运动目标成像新方法。在满足SAR成像基本要求的抽样序列长度条件下，已有文献提出适用于方位向的SAR局部最优成像方法。

尽管众多学者在分数阶Fourier变换聚焦特性方面做了大量研究工作，针对分数阶Fourier变换的SAR成像方法也进行了较为深入的研究，但是为解决传统距离多普勒方法成像精度低的问题，将分数阶Fourier变换应用于该方法以获得全局最优效果的SAR成像处理方法一直是一个亟待解决的技术问题。

发明内容