[发明专利]高频机载调频连续波SAR运动补偿及成像处理方法

摘要

本发明提供一种高频机载调频连续波SAR运动补偿及成像处理方法，通过改进传统的距离多普勒成像算法，补偿了调频连续波的脉内距离走动，RVP和斜置项，并进一步将成像算法和调频连续波SAR运动补偿相结合，实现基于无人机平台的调频连续波SAR成像方法。本发明结合实际载机飞行条件，提出适合调频连续波模式下的运动补偿方法并与改进的成像算法相结合，在载机运动误差的情况下实现了FMCW SAR高分辨率成像。

主权项

1.一种高频机载调频连续波SAR运动补偿及成像处理方法，其特征在于，包含以下过程：S1、对原始差频数据做一阶视线向运动补偿，进行相对场景中心线处的相位补偿；计算SAR载机平台在视线方向的偏航误差r_RI(t_m,R_ref)和对应的相位误差r_RI(t_m,R_ref)＝z_s(t_m)cosθ_ref+y_s(t_m)sinθ_ref其中，R_ref为参考斜距，z_s和y_s分别为载机在Z方向和Y方向的位移；θ_ref为视线向与Z方向的夹角，所述视线向指向场景中心线处；t_m为离散时间，λ为波长；S2、进行距离压缩，并消除斜置项与RVP；在距离向进行一次傅里叶变换，完成脉冲压缩，得到差频域的表达式：其中，T_p为脉宽，f_c为中心频率，k_r为调频斜率，A为脉冲压缩后能量，c为光速，R为距离，f_r为频域轴；三个相位项中第一项为多普勒项，第二项为RVP项，第三项为回波包络斜置项；在距离频域乘以补偿式对斜置项和RVP进行综合补偿；S3、进行二阶视线向运动补偿；完成距离压缩后，在距离频域对运动误差项中与距离变化有关的分量进行次级运动补偿，相位误差表达式如下：r_RII(t_m,R)＝z_s(t_m)cosθ+y_s(t_m)sinθ在距离频域采用相位相乘的方式，对残余的二阶视线向相位误差进行补偿；S4、进行航迹向运动补偿；根据载机在飞行过程中的实际航速V(t_m)和平均速度计算实际的多普勒调频率γ(t_m)与平均的多普勒调频率获得需补偿的多普勒调频率差Δγ(t_m)：对Δγ(t_m)作二重积分，得到所需补偿的相位：R_B为理想航迹下的中心斜距；S5、进行基于RCMC的距离迁移矫正；完成运动补偿后，在方位向进行一次傅里叶变化，通过在多普勒域进行RCMC插值频域距离走动和距离弯曲校正；对于距离R上的点目标，其在多普勒域中的需要矫正的频率偏移与方位向多普勒频率的关系为：其中，f_a为多普勒中心频率；最后进行方位向压缩处理，得到高分辨率成像。