[发明专利]一种基于回波模拟的双基前视高机动平台SAR成像方法

摘要

本发明公开了一种基于回波模拟的双基前视高机动平台SAR成像方法，其主要思路是：首先对得到的点目标的SAR时域回波信号依次进行距离向FFT、线性走动量校正，依次得到校正后的回波信号和校正后的斜距历程，然后将校正后的斜距历程等效为单基SAR斜距形式，得到校正后的斜距历程的三次精确近似表达式，再对校正后的回波信号进行方位向FFT后，依次得到时域回波信号的二维频谱及该时域回波信号的二维频谱的相位项，采用高阶多项式拟合来消除时域回波信号的二维频谱的相位项的相位空变性，得到时域回波信号的高精度二维频谱后，依次经过随距离空变的匹配滤波器、距离向IFFT和距离-多普勒域的匹配滤波器，得到聚焦后的SAR成像。

主权项

一种基于回波模拟的双基前视高机动平台SAR成像方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，建立双基前视高机动平台SAR的运动几何构型，得到接收机与点目标P之间的瞬时双基斜距表达式R_bf(t_m)，进而得到点目标P的SAR时域回波信号其中，P为接收机前视目标区域内任意一个点目标，表示快时间，t_m表示慢时间；步骤2，首先在距离频域‑方位时域上对点目标P的SAR时域回波信号进行距离向快速傅里叶变换，得到距离频域‑方位时域的回波信号s(f_r,t_m)，再对该距离频域‑方位时域的回波信号s(f_r,t_m)进行距离频域‑方位时域上的线性走动量校正，依次得到校正后的回波信号s_lp(f_r,t_m)和线性走动量校正后的斜距历程R_bf1(t_m)，然后将线性走动量校正后的斜距历程R_bf1(t_m)等效为单基SAR斜距形式，并写成三阶泰勒级数的形式，得到线性走动量校正后的斜距历程R_bf1(t_m)的三次精确近似表达式，再对校正后的回波信号s_lp(f_r,t_m)进行方位向傅立叶变换，并依次得到时域回波信号的二维频谱S(f_r,f_a)及该时域回波信号的二维频谱S(f_r,f_a)的相位项φ(f_r,f_a)；其中，f_r表示距离向频率，t_m表示慢时间，f_a表示多普勒频率；步骤3，将时域回波信号的二维频谱S(f_r,f_a)中的相位项φ(f_r,f_a)在距离向频率f_r＝0处进行泰勒级数展开并保留到三次项，分别得到方位压缩项φ₀(f_a；R_bf0)、距离徙动项φ₁(f_a；R_bf0)、二次距离脉冲压缩项φ₂(f_a；R_bf0)和三次距离/方位耦合项φ₃(f_a；R_bf0)，并将该四项分别近似写为以收发机和点目标P在合成孔径中心时刻的双基距离和R_bf0为变量的表达式，采用高阶多项式拟合来消除时域回波信号的二维频谱S(f_r,f_a)的相位项Φ(f_r,f_a)的相位空变性；其中，f_r表示距离向频率，f_a表示多普勒频率，R_bf0表示收发机和点目标P在合成孔径中心时刻的双基距离和；步骤4，在步骤3消除时域回波信号的二维频谱的相位项的相位空变性后，得到空变性校正后的高精度二维频谱的相位项，进而得到时域回波信号的二维频谱的高精度二维频谱，并在二维频率域分别设计随距离空变的第一匹配滤波器H_rc(f_r)和第二匹配滤波器H_rcm(f_r,f_a)，将时域回波信号的二维频谱的高精度二维频谱依次经过第一匹配滤波器H_rc(f_r)和第二匹配滤波器H_rcm(f_r,f_a)，得到聚焦良好的相位补偿信号，再对该聚焦良好的相位补偿信号进行距离逆快速傅里叶变换，并在距离‑多普勒域设计第三匹配滤波器，将经过距离逆快速傅里叶变换的聚焦良好的相位补偿信号经过第三滤波器H_a(f_a)，即可得到聚焦后的SAR成像。