一种基于双曲线模型的大斜视SAR成像算法

摘要

本发明涉及一种基于双曲线模型的大斜视SAR成像算法，采用更精确的雷达与目标之间的瞬时斜距的双曲线模型，且对距离压缩后的信号进行方位频率三次项的补偿，与时域校正线性距离走动的RD算法相比，本发明方法的成像目标结果不仅聚焦效果好、方位距离向旁瓣对称，而且距离向和方位向的中心目标峰值旁瓣比更高。

主权项

一种基于双曲线模型的大斜视SAR成像算法，其特征在于步骤如下：步骤1：根据距离等式采用双曲线模型，确定雷达与目标之间的瞬时斜距为$R(t,R_0)=\sqrt{{R_0}^2+{\left(Vt\right)}^2-2R_{0}Vt{\mathrm{sin\theta }}_0}$其中，R(t,R₀)表示雷达与目标之间的瞬时斜距，t表示载机飞行的慢时间，R₀表示载机航线与场景中心线之间的最短距离，V表示载机飞行的速度，θ₀表示雷达发射信号的斜视角度；步骤2：根据瞬时斜距和载机雷达工作的参数，确定经解调的二维时域中的回波信号$\begin{array}{c}ss\left(t,\tau ;R_0\right)=G\left(t\right)m_a\left(t\right)m_r\left(\tau -2\frac{R\left(t,R_0\right)}{c}\right)\\ ·\exp \left\{-{\mathrm{j\pi K}}_r{\left(\tau -2\frac{R\left(t,R_0\right)}{c}\right)}^2\right\}\\ ·\exp \left(-j\frac{4\pi R\left(t,R_0\right)}{\lambda }\right)\end{array}$其中，τ是距离向时间，G(t)表示二维时域中回波信号的振幅，m_a(t)表示方位向窗函数，m_r(·)表示距离向窗函数，c表示光速，K_r表示发射信号的调频率，λ表示发射信号的波长；步骤3：对回波信号进行距离向FFT，将信号变换到距离频域中，在距离频域中对信号乘以距离走动校正函数，所述的距离走动校正函数：$H_w\left(f_{\tau }\right)=\exp \left(-\frac{j4\pi \left(f_{\tau }+f_c\right)}{c}Vt{\mathrm{sin\theta }}_0\right)$其中，f_τ表示距离向频率，f_c表示对发射信号进行调制的载频；步骤4：对距离走动校正后的信号进行方位向FFT，将信号变换到二维频域中；对信号依次进行距离压缩、方位频率三次项补偿和残余距离徙动校正：所述的距离压缩函数为：$H_{arc}\left(f,f_{\tau };r\right)=\exp \left[-j\left(\frac{\pi }{K_r}-\frac{2{\mathrm{\pi R}}_0}{{\mathrm{cf}}_c}\frac{{\left(f\lambda /2V^{\prime }\right)}^2}{{\sqrt{1-{\left(f\lambda /2V^{\prime }\right)}^2}}^3}\right){f_{\tau }}^2\right]$其中，f为方位向频率，V′＝Vcosθ₀；对距离压缩后的信号进行方位频率三次项的补偿，这一步补偿了因距离走动校正而引起的压缩后目标方位向旁瓣的不对称畸变问题，所述的方位频率三次项补偿函数为：$H_{tp}\left(f,f_{\tau };R_0\right)=\exp \left[-j\frac{{\mathrm{\pi R}}_0{\mathrm{sin\theta }}_0{\lambda }^3{f}^3/4V^{\prime 3}{\mathrm{cos\theta }}_0}{\lambda {\sqrt{1-{\left(f\lambda /2V^{\prime }\right)}^2}}^3}\right]$所述的残余距离徙动校正函数为：$H_{rcmc}(f,f_{\tau };R_0)=j2\pi \frac{2}{c}(\frac{R_0}{\sqrt{1-{(f\lambda /2V^{\prime })}^2}}-R_0)f_{\tau }$步骤5：对步骤4得到的信号进行距离向IFFT，将信号变换到距离多普勒域中，然后沿着方位向对信号进行方位向压缩；所述的方位向压缩函数为：$H_a(f;r)=\exp \left(\begin{array}{c}-j\frac{4{\mathrm{\pi R}}_0}{\lambda }\sqrt{1-{(f\lambda /2V^{\prime })}^2}\\ +\frac{{\mathrm{\pi R}}_0{\mathrm{sin\theta }}_0{\lambda }^2{f}^3}{4V{\cos }^4{\theta }_0}\frac{1}{{\sqrt{1-{(f\lambda /2V^{\prime })}^2}}^3}\end{array}\right)$步骤6：对压缩后的信号再进行方位向IFFT，得到聚焦目标图像。