[发明专利]一种基于非线性调频信号的合成孔径雷达成像方法和装置

摘要

本发明公开了一种基于非线性调频信号的合成孔径雷达(SAR)成像方法，根据发射的非线性调频信号，对回波数据进行距离向脉冲压缩，并根据确定的斜距误差补偿参考距离处的运动误差，再采用改进的Stolt映射，最后补偿残余运动误差，并进行方位向聚焦，完成非线性调频信号的成像。本发明还同时公开了一种基于非线性调频信号的SAR成像装置。

主权项

1.一种基于非线性调频信号的合成孔径雷达SAR成像方法，其特征在于，所述方法包括：根据发射的非线性调频信号，对回波数据进行距离向脉冲压缩，确定距离向脉冲压缩的数据；包括：对回波数据进行解调，SAR发射信号在遇到障碍物后形成反射，对于一个反射点，回波模型经过解调后，用表示式(1)表示为：r(t,η)＝A₀·w_r(t‑2R(η)/c)·w_a(η‑η_c)·exp(‑j4πf_cR(η)/c)·exp(j2πφ(t‑2R(η)/c))  (1)；其中，r(t,η)表示解调后的回波模型，A₀是复常数，表示信号的幅度，η表示方位时间，η_c表示波束中心偏移时间，R(η)表示瞬时斜距，w_r和w_a分别表示距离包络和方位包络，c表示光速；2πφ(t‑2R(η)/c)为相位项；r表示最近斜距，V_s表示雷达速度；经过二维傅里叶变换，将表达式(1)变换到频域，得到距离频域的回波数据R(f_t,f_η)，用表示式(2)表示为：R(f_t,f_η)＝A₁·W_r(f_t)·W_a(f_η‑f_ηc)·exp(jθ_2df(f_t,f_η))  (2)；其中，A₁表示频谱的幅度，W_r和W_a分别表示距离向和方位向的频率包络，f_ηc表示多普勒中心频率，其中相位项θ_2df(f_t,f_η)，用表示式(3)表示为：其中，Θ(f_t)表示非线性调频信号基带频谱的相位项；发射的非线性调频信号为s(t)，将s(t)两端补零，补至回波数据的长度，补零后的信号为s′(t)，对s′(t)进行傅里叶变换，并取共轭，得到处理后的非线性调频信号H_r(f_t)，用表示式(4)表示为：H_r(f_t)＝exp(‑jΘ(f_t))＝[FT[s′(t)]]^*  (4)；其中，表示傅里叶变换；将处理后的非线性调频信号表达式(4)和距离频域的回波数据表达式(2)相乘，消除Θ(f_t)项后，信号的二维频谱R₁(f_t,f_η)，用表示式(5)表示为：将数据通过傅里叶逆变换，变换回二维时域，得到距离向脉冲压缩的数据；确定斜距误差，根据斜距误差对距离向脉冲压缩的数据补偿参考距离处的运动误差，得到补偿后的数据；对补偿后的数据采用改进的Stolt映射，得到距离徙动校正RCMC和距离方位耦合项补偿的数据；包括：对补偿后的数据进行方位傅里叶变换，并进行改进的Stolt映射，得到RCMC和距离方位耦合项补偿的数据；所述改进的Stolt映射表达式为：其中f₂表示新的距离频率变量，V_s表示雷达速度，c表示光速，f_t表示距离向频率，f_η表示方位向频率，f_c表示雷达载波频率；进行完改进的Stolt映射后，数据的二维频谱R₁(f_t,f_η)用表示式(7)表示为：对RCMC和距离方位耦合项补偿的数据补偿残余运动误差，并进行方位向聚焦；包括：将RCMC和距离方位耦合项补偿的数据进行二维逆傅里叶变换，并采用空变的运动补偿方法补偿残余运动误差，得到补偿残余运动误差后的数据；将补偿残余运动误差后的数据变换到距离多普勒域，并进行方位向压缩处理，方位向距离匹配滤波函数用表示式(8)表示为：