[发明专利]一种固定发射站双基正侧视SAR成像方法

摘要

本发明公开一种固定发射站双基正侧视SAR成像方法，首先采用第一次频‑频坐标变换，去除空变的距离弯曲；其次进行非线性调频变标处理，完成对空变多普勒调频率的均衡；再采用第二次频‑频坐标变换，去除空变的距离徙动；最后利用二维傅里叶反变换，完成对ST‑BSSAR回波的聚焦成像，从而解决了传统SAR成像方法和现有双基SAR成像方法无法解决ST‑BSSAR数据处理时的二维空变问题，本发明的方法通过采用频‑频坐标变换和方位非线性调频变标处理相结合，有效解决了固定发射站双基正侧视SAR距离徙动和方位多普勒调频率的二维空变问题。

主权项

一种固定发射站双基正侧视SAR成像方法，其特征在于，包括以下步骤：A、建立ST‑BSSAR空间几何结构，并对参数进行初始化；B、计算ST‑BSSAR到地面任意点目标的双基距离和，并根据得到的双基距离和获取点目标回波，然后对点目标回波进行下变频；C、获取经步骤B下变频后的点目标回波的二维频域表达式，进行距离向脉冲压缩，得到距离脉冲压缩后的点目标回波；D、对由步骤C得到的点目标回波进行第一次频‑频坐标变换，得到第一次频‑频坐标变换处理后的点目标回波；E、根据方位向非线性调频变标函数对第一次频‑频坐标变换后的点目标回波，进行非线性调频变标处理；F、对由步骤E得到的非线性调频变标处理后的点目标回波进行第二次频‑频坐标变换，得到第二次频‑频坐标变换处理后的点目标回波；G、对由步骤F得到的点目标回波进行二维傅里叶反变换，得到ST‑BSSAR图像；所述步骤A建立ST‑BSSAR空间几何结构，具体包括：在直角坐标系中，场景中心设为坐标原点O，设P(x,y,0)为地面任意目标；发射站固定，其位置坐标为(xT,yT,HT)，接收站零时刻的位置坐标为(xR,0,HR)；其中，x为该地面目标的X轴坐标，y为该地面目标的Y轴坐标，xT为发射站的X轴坐标，yT为发射站的Y轴坐标，HT为发射站的Z轴坐标；xR为接收站的X轴坐标，HR为接收站的Z轴坐标；接收站的飞行速度为V，飞行方向与Y轴平行；所述步骤B计算ST‑BSSAR到地面任意点目标的双基距离和的公式为：R(t；x,y)＝RT(x,y)+RR(t；x,y)其中，为发射站到P(x,y,0)的距离，为接收站到P(x,y,0)的距离，t表示方位时间变量；所述步骤B根据得到的双基距离和获取点目标回波，并对点目标回波进行下变频，具体公式为：其中，τ为距离向时间变量，wr[·]代表距离时间窗，wa[·]为方位时间窗，tc＝y/V，k是发射信号的调频斜率，c为电磁波速度，f0为发射信号中心频率；所述步骤C二维频域表达式的相位为：θ2df=πft2ka′-πfτ2k-2π(f0+fτ)Rcr(R0R(x),y)c-2πfttc]]>其中，为接收站到目标P(x,y,0)的最近斜距；距离压缩后的θ2df表达式为：θ2df=πft2ka′-2π(f0+fτ)Rcr(R0R(x),y)c-2πfttc;]]>所述步骤D第一次频‑频坐标变换关系为：ft=f0+fτf0ft′]]>其中，ft′为第一次频‑频坐标变换后的方位频率变量，f0为发射信号中心频率，fτ为距离频率变量；所述步骤E非线性调频变标处理具体包括：首先，设ka(x,y)为同一距离单元内坐标为(x,y)的目标的多普勒调频率，ka(xref,yref)为该距离单元内参考目标的多普勒调频率；其中，xref为该参考目标的X轴坐标，yref为该参考目标的Y轴坐标；其次，算出多普勒调频率的差分为：Δka(x,y)＝ka(x,y)‑ka(xref,yref)对Δka(x,y)沿方位时间进行二次积分，得到多普勒调频率均衡函数的相位，记为φnlcs(t)，从而得到方位向非线性调频变标函数为：snlcs(t)＝exp{jφnlcs(t)}；然后，将第一次频‑频坐标变换后的目标回波数据与snlcs(t)相乘，完成了对同一距离单元内多普勒调频率的均衡，均衡后的θ′2df变为θ2df′=πft′2ka(xref,yref)-2π(f0+fτ)Rcr(R0R(x),y)c-2πft′tc-πfτft′f0tc]]>最后，采用如下参考函数Sref=exp(-jπft′2ka(xref,yref)),]]>去除均衡后θ′2df中方位频率的二次项，θ′2df变为：θ2df′=-2π(f0+fτ)Rcr(R0R(x),y)c-2πft′tc-πfτft′f0tc;]]>所述步骤F第二次频‑频坐标变换关系为：ft=(1+fτ2f0)ft′]]>其中，ft′为第一次频‑频坐标变换后的方位频率变量，f0为发射信号中心频率，fτ为距离频率变量。