[发明专利]一种大前斜视合成孔径雷达成像方法

摘要

本发明涉及一种大前斜视合成孔径雷达(SAR)成像方法，该方法首先对SAR原始回波数据做距离向快速傅里叶变换(FFT)后进行距离压缩；其次进行走动校正；再进行方位向FFT后进行弯曲校正；然后进行距离向快速傅里叶逆变换(IFFT)后进行高次相位补偿；最后再进行方位向IFFT后，进行方位向相位的五阶泰勒展开式中高次项补偿，对方位补偿后的数据进行方位向FFT，得到最终的SAR图像。相比传统的斜视SAR成像方法，本方法可实现较大斜视角的SAR成像，能实现较大方位聚焦深度下的高精度SAR成像。

主权项

1.一种大前斜视合成孔径雷达成像方法，雷达以速度v沿YOZ平面直线AB飞行，雷达的波束中心照射地面点目标T，A点位于Z轴上，经过时间t后雷达位于B点，θ₀为雷达波束中心照射的斜视角；雷达与地面的高度为H₀，标记雷达位于A点时，雷达与点目标T的距离为R₀；标记雷达位于B点时，雷达与点目标T的距离其特征在于，该方法具体包括以下几个步骤：步骤一、对SAR原始回波数据s0(τ,t)做距离向快速傅里叶变换FFT，将回波数据变换至距离频域‑方位时域内进行距离压缩，将变换后的数据与距离压缩因子H1(fτ,t)相乘，得到距离压缩后的数据S2(fτ,t)，其中，τ为距离时间，t为方位时间，fτ表示距离频率；其中，距离压缩因子H₁(f_τ,t)为：K_r表示发射信号的调频率；仅考虑包络和信息的SAR原始回波数据s0(τ,t)表示为：其中，ωr(.)为距离包络，c为光速，ωa(t)为方位包络，指数exp表示数据的相位，第一个指数项为方位相位，第二个指数项是距离相位，λ表示雷达波长；对原始回波数据s0(τ,t)做距离向FFT，得到变换后的数据S1(fτ,t)：其中，表示发射信号的载频；距离压缩后的数据S2(fτ,t)表示为：步骤二、将距离压缩后的数据S2(fτ,t)与走动较正因子H2(fτ,t)相乘，得到走动较正后的数据S3(fτ,t)；其中，走动校正因子H₂(f_τ,t)为：f_τ表示距离频率；f₀表示发射信号的载频，θ₀为雷达波束中心照射的斜视角，c为光速；走动校正后的数据S3(fτ,t)：步骤三、对走动校正后的数据S3(fτ,t)进行方位向FFT，得到S4(fτ,fa)，将数据变换至距离频域‑方位频域内进行弯曲校正，将变换后的数据与弯曲校正因子H3(fτ,fa)相乘，得到弯曲校正后的数据S5(fτ,fa)，其中，fa为方位频率；其中，弯曲校正因子H3(fτ,fa)为：f_α表示方位频率；数据S4(fτ,fa)的相位为Φ4(fτ,fa)：将Φ4(fτ,fa)中的根式对距离频率fτ进行一阶泰勒展开，有：其中，将此一阶泰勒展开式带入S4(fτ,fa)＝exp{jΦ4(fτ,fa)}，然后与弯曲校正因子H3(fτ,fa)相乘，忽略方位频率无关项和方位频率线性项，得到弯曲校正后的数据S5(fτ,fa)；步骤四、对弯曲校正后的数据S5(fτ,fa)进行距离向快速傅里叶逆变换IFFT，将数据变换至距离时域‑方位频域内进行高次相位补偿，将变换后的数据与高次相位补偿因子H4(τ,fa)相乘，得到高次相位补偿后的数据S7(τ,fa)；其中，高次相位补偿因子H4(τ,fa)为：弯曲校正后的数据S5(fτ,fa)为：S5(fτ,fa)＝exp{jΦ5(fτ,fa)}，其相位Φ5(fτ,fa)为：Φ5(fτ,fa)＝‑4πR0Qcosθ0；将相位Φ5(fτ,fa)中的根式Q对方位频率fa进行五阶泰勒展开，有：对数据S5(fτ,fa)进行距离向快速傅里叶逆变换IFFT，得到变换后的数据S6(τ,fa)，再与高次相位补偿因子相乘，得到高次相位补偿后的数据S7(τ,fa)：步骤五、对高次相位补偿后的数据S7(τ,fa)进行方位向IFFT，将数据变换至距离时域‑方位时域内进行方位补偿，将变换后的数据与方位补偿因子H5(τ,t)相乘，完成方位补偿；最后，对方位补偿后的数据进行方位向FFT，得到最终的SAR图像其中，方位补偿因子为H5(τ,t)：忽略S7(τ,fa)中方位频率无关项和方位频率线性项，再进行方位向IFFT，得到变换后的数据S8(τ,t)，为S8(τ,t)＝exp{jΦ8(τ,t)}，其相位为：Φ8(τ,t)＝‑jπKa(tc)t2其中，t_c表示点目标穿越方位向波束中心的时刻；将数据S8(τ,t)与方位补偿因子相乘，得到方位补偿后的数据S9(τ,t)，最后对数据S9(τ,t)进行方位向FFT，得到最终的SAR图像。