[发明专利]临近空间慢速平台合成孔径雷达大场景成像方法

摘要

本发明公开了一种临近空间慢速平台合成孔径雷达大场景成像方法，具体根据两个信号时域卷积等效于频域相乘的原理，将boost回波与去斜参考信号在方位时域相卷积，将结果变换到多普勒域，在多普勒域乘以一个补偿因子完成去多普勒混叠步骤，克服多普勒混叠问题，得到频域无混叠的回波信号；然后在二维频域先进行参考相位函数相乘完成一致压缩，再通过Stolt插值精确完成残余距离徒动校正、二次距离压缩和残余方位压缩，从而完成了聚焦；接着通过去方位时域混叠步骤，得到该boost的距离和方位二维时域聚焦图像；最后将得到的boost图像进行拼接从而形成连续宽测绘带图像输出。本发明的方法具有测绘带宽、成像算法精度高的优点。

主权项

1.一种临近空间慢速平台合成孔径雷达大场景成像方法，具体包括如下步骤：S1.系统参数初始化，所述初始化的参数包括：旋转中心斜距、脉冲重复频率、距离向采样率、boost方位向采样点数；S2.回波录取，对子测绘带进行boost回波录取并进行解调得到基带回波信号S_echo(τ,η)，其中，τ、η分别表示距离向时间、方位向时间；S3.去多普勒混叠，具体过程如下：S31.对S2得到基带回波信号进行相位相乘：S_pre1(τ,η)=S_echo(τ,η)exp(-jπK_dcη²)，其中，K_dc为多普勒中心随方位时间变化斜率大小，v表示平台速度，R_rot表示旋转中心斜距，λ表示中心波长，c和f_c分别表示光速和SAR发射脉冲载频；S32.对步骤S31相位相乘的结果进行方位向快速傅里叶逆变换，即，S_pre2(τ,η₁)=IFFT_az{S_pre1(τ,η)}，其中，IFFT_az表示方位向快速傅里叶逆变换运算，η₁表示该方位向快速傅里叶逆变换后的方位时间，η₁的范围为[-0.5PRF/K_dc,0.5PRF/K_dc]，PRF表示脉冲重复频率；S33.对步骤S32方位向快速傅里叶变换的结果进行相位相乘，即，Spre3(τ,η1)=Spre2(τ,η1)exp(-jπKdcη12);]]>S34.对步骤S33相位相乘的结果进行方位向快速傅里叶变换，即，S_pre4(τ,f_η1)=FFT_az{S_pre3(τ,η₁)}，其中，FFT_az表示方位向快速傅里叶变换运算，f_η1表示η₁对应的方位频率，f_η1的范围为[-K_dcT_b/2,K_dcT_b/2]，T_b为一次boost的时间；S35.对步骤S34方位向快速傅里叶变换的结果进行相位相乘，即，Secho′(τ,fη1)=Spre4(τ,fη1)exp(-jπfη12Kdc)]]>S4.聚焦处理，具体过程如下：S41.对步骤S35相位相乘的结果进行距离向快速傅里叶变换，即，其中，FFT_rg表示距离向快速傅里叶变换运算，f_τ表示距离频率，f_τ的范围为[-F_sr/2,F_sr/2]，F_sr表示距离向采样频率，；S42.对步骤S41距离向快速傅里叶变换的结果进行相位相乘，即，S2df′(fτ,fη1)=S2df(fτ,fη1)exp(j4πR0c(fτ+fc)2-c2fη124v2)]]>其中，R₀表示boost场景中心斜距；S43.对步骤S42相位相乘的结果在距离频率向进行Stolt插值，Stolt插值过程中新距离频率与原距离频率的映射关系为fτ1=(fτ+fc)2-c2fη124v2]]>其中，f_τ1表示Stolt映射后的新距离频率，其取值范围为[f_τ1,min,f_τ1,max]，其中fτ1,min=(-Fsr/2+fc)2-c2(KdcTb/2)24v2]]>f_τ1,max=F_sr/2+f_cS44.对步骤S43的Stolt插值的结果进行距离向快速傅里叶逆变换：其中，IFFT_rg表示距离向快速傅里叶逆变换运算，τ₁表示f_τ1对应的距离向时间，表示步骤S43的Stolt插值的结果；S5.去方位时域混叠，具体过程如下：S51.对步骤S44距离向快速傅里叶逆变换的结果进行相位相乘，即，Spost1(τ1,fη1)=Sfocus(τ1,fη1)exp(jπfη12Kdc′)]]>其中，表示聚焦步骤S44完成后信号的多普勒中心变化斜率，S52.对步骤S51相位相乘的结果进行方位向快速傅里叶逆变换，即，S_post1(τ₁,η₁)=IFFT_az{S_post1(τ₁,f_η1)}S53.对步骤S52方位向快速傅里叶逆变换的结果进行相位相乘，即，Spost2(τ1,η1)=Spost1(τ1,η1)exp(jπKdc′η12)]]>S54.对步骤S53相位相乘的结果进行方位向快速傅里叶变换，即，S_post3(τ₁,η₂)=FFT_az{S_post2(τ₁,η₁)}其中,η₂表示此处方位向快速傅里叶变换后的方位时间，其范围为[-0.5TbKdc/Kdc′,0.5TbKdc/Kdc′];]]>S55.对步骤S54方位向快速傅里叶变换的结果进行相位相乘，即，Sout(τ1,η2)=Spost3(τ1,η2)exp(-jπKdc′η22),]]>即得到子测绘带的boost图像；S6.依次轮流对各子测绘带重复步骤S2至S5，并将所得的boost图像进行拼接，即可得到连续的宽测绘带SAR图像。