[发明专利]一种SAR舰船目标高分辨成像方法

说明书

本发明公开了一种SAR舰船目标高分辨成像方法，本发明的成像方法首先对多普勒模糊相关参数进行估计，再经过去斜预滤波器和Keystone变换去除了回波信号的多普勒模糊和校正距离单元徙动，利用GRA方法对高阶项徙动进行对齐，再利用FrFT联合WVD自适应分解的成像方法进行成像处理。本发明的方法有效消除了SAR由于舰船目标的复杂运动导致距离单元偏移和多普勒频率偏移引起的SAR图像散焦问题，该方法不仅没有交叉项，而且具有较高的分辨率。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，涉及合成孔径雷达动目标检测中的高分辨成像。

背景技术

合成孔径雷达(SAR)在自动制导、资源探测等领域得到了广泛的应用，随着需求的不断增加，除了完成对地物场景的高分辨成像外，还需要完成场景中运动目标的聚焦成像(特别是海面舰船目标)。

由于舰船运动目标的非合作性，必然会导致距离单元偏移和多普勒频率偏移。因此，当舰船运动目标出现在成像场景中时，其回波信号往往会扩散到多个距离门。为了实现舰船目标的成像，将面临距离徙动大、多普勒模糊和相位高阶等问题。并且由于船舶目标在海浪作用下存在非平稳的三维摆动，成像的复杂性和难度将进一步增加。各散射点相位将呈现出明显的非一致性、空变性、非周期高阶等特性，使得SAR在复杂运动舰船目标聚焦中变得十分困难。

目前的研究主要集中在静止场景下的成像算法，如时域BP成像算法、频域NLCS算法、距离多普勒算法等。然而，由于舰船目标非合作运动导致的多普勒展宽和未知的距离徙动，这些方法不能应用于舰船成像。目前，有文献提出了一些基于运动参数补偿的SAR成像方法，如文献“L.Xianhua et al.SAR doppler frequency rate estimation based ontime–frequency rate distribution[C],in Proc.2nd APSAR Conf.2009,926–930”和文献“S.Barbarossa and A.Farina.Detection and imaging of moving objects withsynthetic aperture radar.Part 2:Joint time–frequency analysis by Wigner-Villedistribution[J].IEE Proceedings-F Radar and Signal Processing,1992,139:89–97”的时间-调频率分析方法和时频分析方法，这些方法不适用于多目标情形，如出现多个目标时，会存在严重的交叉项问题导致图像出现虚假目标，导致参数估计不准。而且SAR的多普勒参数是空变的，用相同的多普勒参数估计对扩展目标进行补偿是不合适的。

对于SAR多普勒参数是时变的问题，有文献“J.Wu,Z.Li,J.Yang,Y.Huang,andQ.H.Liu.Focusing translational variant bistatic forward-looking SAR usingextended nonlinear chirp scaling algorithm[C],in Proc.IEEE RADAR Conf.2013,1–5.”和文献“J.Wu,Z.Li,Y.Huang,J.Yang,H.Yang,and Q.H.Liu.Focus-ing bistaticforward-looking SAR with stationary transmitter based on keystone transformand nonlinear chirp scaling[J].IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters,2014,11(1):148-152”，设计了应用NLCS来均衡静止场景下的空间多普勒参数，但这些方法不适用于未知运动目标。这些方法都不适用于舰船动目标成像。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种SAR舰船目标高分辨成像方法。

本发明的技术方案为：一种SAR舰船目标高分辨成像方法，具体包括如下步骤：