一种非匀速大斜视CS成像方法

摘要

本发明涉及一种非匀速大斜视CS成像方法，在传统时域走动校正CS成像方法基础上，通过对非匀速信号模型分析，通过引入速度序列和三次校正函数，消除了平台非匀速运动对成像结果的影响。本发明不仅可以得到较高的成像分辨率，并且由于不存在插值运算，处理的复杂度较低，适用于各种小型平台SAR成像。

主权项

一种非匀速大斜视CS成像方法，其特征在于步骤如下：步骤1：将一个合成孔径长度内的所有方位采样点的瞬时速度生成一个速度序列V＝[V₁ V₂…V_N]，其中N为方位采样点数；步骤2：将回波信号进行距离向FFT，然后乘以走动校正函数，所述的走动校正函数表达式为：$H_1=\exp \left[j4\pi \frac{{\mathrm{sin\theta Vt}}_a}{c}(f_r+f_c)\right]$其中θ是斜视角，V是速度序列，t_a是方位向时间，f_r为距离向频率，f_a为方位向频率，f_c为发射信号载频，c表示光速；步骤3：将走动校正后的回波信号进行方位向FFT，在二维频域乘以三次相位因子，所述的三次相位因子表达式为：$H_2=\exp \{-j\pi (1+\beta )\frac{R_0{\lambda }^2{\mathrm{sin\theta f}}_a}{4V^3{\cos }^4\theta d{\left(f_a\right)}^3}\}$其中β主要由合成孔径中心两侧速度变化范围2δV和方位向理论分辨率ρ_a决定，表达式为β≈80δV+0.2ρ_a，其中δV为合成孔径中心速度两侧的平均速度与中心速度的比值，表达式为：$\delta V=\frac{2\underset{i=N/2+1}{\overset{N}{\Sigma }}Vcos\theta -\underset{i=1}{\overset{N/2}{\Sigma }}Vcos\theta }{{\mathrm{NV}}_{N/2}}$ρ_a与发射信号波长λ、中心斜距R₀、合成孔径长度L_a和斜视角θ有关，表达式为：${\rho }_a=\frac{{\mathrm{\lambda R}}_0}{2L_{a}cos\theta }$步骤4：将走动校正后的信号进行距离向IFFT，乘以调频变标CS函数，所述的CS函数表达式为：$H_3=\exp \left\{{\mathrm{j\pi K}}_m\alpha {[t_r-\frac{2(R_{ref}-{\mathrm{\alpha R}}_{ref})}{c}]}^2\right\}$其中R_ref为参考距离，一般选为场景中心距离；α表示某一个距离徙动轨迹的时延差，表达式为α＝[1/d(f_a)‑1]，t_r为距离向时间，K_m＝1/K_r+K_SRC，K_r是发射信号调频率，K_SRC为二次距离压缩的调频率，表达式为：$K_{SRC}=\frac{2{\mathrm{\pi R}}_0\lambda {(f_a\lambda /2Vcos\theta )}^2}{c^{2}d{\left(f_a\right)}^3}$步骤5：将调频变标后的信号进行距离向FFT，然后乘以距离徙动校正和距离压缩函数，所述的距离徙动校正和距离压缩函数表达式为：$H_4=\exp \left\{j\pi \frac{4{\mathrm{\alpha R}}_{ref}}{c}{f}_r\right\}·\exp \left\{\frac{f_r^2}{K_m(1+\alpha )}\right\}$步骤6：对步骤5得到的信号进行距离向IFFT，然后乘以方位压缩和残余相位补偿函数，所述的方位压缩和残余相位补偿函数表达式为：$H_5=\exp \{-j\frac{4{\mathrm{\pi R}}_{0}d\left(f_a\right)}{\lambda }\}·\exp \{-j\Theta \left(f_a\right)\}$其中Θ(f_a)为残余相位，表达式为：$\Theta \left(f_a\right)=\frac{4{\mathrm{\pi K}}_m\alpha (1+\alpha ){(R_0-R_{ref})}^2}{c^2}$步骤7：将步骤6得到的信号进行方位向IFFT，即完成了整个成像过程。