[发明专利]基于等效斜距的双基时变加速度前视SAR成像方法

摘要

本发明公开了一种基于等效斜距的双基时变加速度前视SAR成像方法，本发明的实现步骤是：(1)构建前视双基等效斜距模型；(2)距离压缩和非空变误差扰动补偿；(3)方位去斜处理；(4)对有畸变的地距进行成像；(5)对成像结果进行空变相位误差与图像畸变的联合补偿；(6)对有畸变的地距成像进行畸变校正。本发明具有在收发平台三轴均存在速度和时变加速度的情况下，能够对前视双基合成孔径雷达成像处理实现精确的相位和运动补偿，获得更高聚焦质量的前视双基合成孔径雷达成像结果。

主权项

1.一种基于等效斜距的双基时变加速度前视SAR成像方法，其特征在于，构建具有时变加速度的前视构型双基地合成孔径雷达SAR等效斜距模型，利用等效斜距模型中的非空变误差扰动校正因子，对前视构型双基地合成孔径雷达SAR信号的非空变误差扰动进行补偿，采用反向映射滤波与插值方法对前视构型双基地合成孔径雷达SAR信号的空变相位误差与图像畸变进行联合补偿，采用Sinc插值方法，校正前视构型双基地合成孔径雷达SAR信号的地距图畸变，该方法的具体步骤包括如下：(1)按照下式，建立具有时变加速度的前视构型双基地合成孔径雷达SAR收发平台到目标点的等效斜距模型：其中，R(tm)表示在具有时变加速度的前视构型双基地合成孔径雷达SAR收发平台飞行时间的tm时刻，收发平台到目标点(xp,yp)坐标位置的等效斜距模型，RT表示飞行过程中不存在时变加速度时的母弹发射机T相对于场景中任意目标点的瞬时斜距，RR表示飞行过程中不存在时变加速度时的子弹接收机R相对于场景中任意目标点的瞬时斜距，Σ表示求和操作，ARi(xp,yp)表示发射机对目标点(xp,yp)坐标位置运动误差的第i次运动误差扰动系数，i的取值由SAR图像的成像分辨率确定的，ATi(xp,yp)表示接收机对目标点(xp,yp)坐标位置运动误差的第i次运动误差扰动系数；(2)距离压缩：对双基地合成孔径雷达SAR接收到的回波信号，进行距离压缩处理，得到距离压缩后的距离频域回波信号；(3)非空变运动误差补偿：(3a)利用信号转换公式，将距离压缩后的距离频域回波信号变换为波数域回波信号：(3b)以成像区域的场景中心点(0,0)为参考点，非空变误差扰动校正因子与波数域回波信号相乘，得到非空变误差扰动补偿处理后的信号：(4)对回波二维频谱进行方位去斜处理：将粗补偿后的回波信号与方位去斜因子相乘，得到方位去斜后的回波数据；(5)将回波投影到地距平面：(5a)利用投影转换公式，对方位去斜后的回波数据投影到地距平面，得到存在空变相位误差和畸变的地距回波数据：(5b)利用频谱转换公式，将存在空变相位误差和畸变的地距回波数据进行频谱旋转，得到频谱旋转后的地距回波数据；(6)对回波进行空变相位误差与图像畸变的联合补偿：(6a)在地平面沿X轴、Y轴方向铺设一组与雷达波束覆盖区域相等面积的像素网格，其中像素网格在X向间距为X向波数域宽度的倒数的2π倍、Y向的间距为Y向波数域宽度的倒数的2π倍；(6b)在二维波数域，用频谱旋转后的回波信号乘以波前弯曲补偿滤波器，用得到的积再乘以运动误差残留补偿滤波器，得到补偿后的信号，对补偿后的信号进行逆傅里叶变换处理，得到补偿后像平面上的聚焦图像；(7)校正地距图畸变：(7a)根据由小到大的原则依次选择一个地距平面像素网格点，利用坐标映射公式，在补偿后的像平面上，找到与所选地面像素网格点位置坐标对应的补偿后的像平面像素点位置坐标；(7b)取所选像素点周围8×8的像素，组成一个像素矩阵；(7c)将像素矩阵与8×8的二维Sinc函数插值模板相乘，得到所选像素新的像素矩阵，将所选像素新的像素矩阵中的所有元素值累加，得到补偿后的所选像素点对应在地距平面像素网格点的像素值；(8)判断所选的地距平面像素网格点是否为最后一位网格点，若是，则执行步骤(9)，否则，执行步骤(7)；(9)得到无畸变的双基地合成孔径雷达SAR地距图像。