[发明专利]基于非线性调频信号的CZT成像方法

摘要

本发明属于合成孔径雷达成像技术领域，公开了一种基于非线性调频信号的CZT成像方法，具体包括步骤：获取回波信号、距离压缩、场景中心校正、距离徒动的校正、方位向补偿。针对现有的基于线性调频信号CZT成像方法存在的问题，本发明的方法采用了非线性调频信号，距离旁瓣较低，可以达到-30dB，并且不需要进行窗函数加权，避免了信噪比的损失；在校正距离徒动时不需要进行FFT运算，简化了流程，降低了运算量，提高了实时性。

主权项

1.一种基于非线性调频信号的CZT成像方法，具体包括如下步骤：S1.获取回波信号，设雷达发射的是非线性调频信号，其载波频率和线性调频率分别为f_c和Kr，则点目标的回波信号可以表示为：s(τ)=rect(tTa)rect(τ-2R(t)/CTr)exp(-j4πλR(t)+jπθ)]]>其中，τ为距离向时间变量，T_r为脉冲宽度，T_a为合成孔径时间，λ为载波波长，θ是非线性调频信号的相位，R(t)是点目标到平台的瞬时斜距，rect表示的是方位向和距离向信号的包络，r为点目标与飞机航向的最短距离，载机速度为v，x为点目标的方位向位置；S2.距离压缩，对回波信号s(τ)进行距离向傅立叶变换，然后将傅立叶变换后的信号与距离压缩函数相乘进行距离压缩，其中，距离压缩函数H=FFT(conj(s(-τ)))，对距离压缩后的信号进行方位向傅立叶变换并运用驻定相位原理得到信号的二维频域表达式：s(fr,fa)=A.exp(-j4πλ.r(1+frfc)2-(λfa2v)2).exp(-j2πfaxv)]]>其中，A表示幅度因子，f_r表示距离向频率，f_a表示方位向的频率；S3.场景中心校正，根据步骤S2获得的信号的二维频域表达式s(f_r,f_a)可知，场景中心校正函数为场景中心处二维脉冲响应的共轭，其表达式为：H1=1A.exp{j4πλrc(1+fr/fc)2-(λfa2v)2}.exp{-j4πrcCfr}]]>其中，r_c表示运动平台到场景中心的斜距，H₁的作用是对场景中心进行校正，将步骤S2获得的s(f_r,f_a)与H₁相点乘完成场景中心的精确聚焦；H₁中的最后一项用于使成像的中心和场景中心相一致，经过场景中心聚焦后得到聚焦后的信号为：s1(fr,fa)=exp{-j4πλΔr(1+frfc)2-(λfa2v)2}.exp{-j2πfaxv}]]>其中，Δr=r₁-r_C，其中，r₁表示整个场景经过采样离散化后到平台飞行航迹的最短距离；S4.距离徒动的校正，对步骤S3得到的s₁（f_r,f_a)中的进行泰勒级数展开可得：(1+frfc)2-(λfa2v)2=D+1D.frfc,]]>其中，D=1-λ2fa24v2]]>进而得到CZT校正函数H₂的表达式：其中，Δr₁=Δr/M，M为距离向的采样点数；将s₁（f_r,f_a)与H₂相点乘可完成距离徒动的校正，校正后的信号表达式记为s₂（f_r,f_a)；S5.方位向补偿，对步骤S4获得的信号s₂（f_r,f_a)进行距离向傅立叶反变换得到信号s₃（f_r,f_a)，将信号s₃（f_r,f_a)与方位向补偿函数相点乘即可完成方位向的补偿，所述方位向补偿函数具体为将完成方位向的补偿的信号进行方位向傅立叶反变换，即可完成非线性调频信号的CZT成像。