一种基于完全互补序列的多通道合成孔径雷达成像方法

摘要

本发明公开了一种基于完全互补序列的多通道合成孔径雷达成像方法，包括以下几个步骤：步骤一：将基于完全互补序列的各通道回波数据分成单独以两个互补序列作为雷达发射信号得到的回波数据；步骤二：对分离后的回波数据进行距离向傅里叶变换；步骤三：方位向频谱重构；步骤四：距离压缩；步骤五：距离徙动校正；步骤六：方位向压缩，得到最终图像。本发明具有雷达信号波形容易产生、脉冲压缩处理容易实现、距离向超低旁瓣、距离向分辨率高、图像质量高、方位分辨率高、观测带宽的特点。

主权项

1.一种基于完全互补序列的多通道合成孔径雷达成像方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤一：将基于完全互补序列的第i个通道的回波数据C⁽ⁱ⁾分成单独以序列A和序列B作为雷达发射信号得到的回波数据i＝1,2,…,N_a；为二维复数组，大小为(X/2)×Y；步骤二：对回波数据进行距离向傅里叶变换；得到距离向频域数据分别为所述的步骤二具体为：对步骤一分离出的回波数据沿距离向做快速傅里叶变换，即对的每行分别做一维傅里叶变换，傅里叶变换点数为Y；根据式(6)和(7)，得到距离向频域数据分别为$D_1^{\left(i\right)}(m,:)=\mathrm{FFT}\left(C_1^{\left(i\right)}(m,:)\right),m=\mathrm{1,2},···,X/2---\left(6\right)$$D_2^{\left(i\right)}(m,:)=\mathrm{FFT}\left(C_2^{\left(i\right)}(m,:)\right),m=\mathrm{1,2},···,X/2---\left(7\right)$其中，i表示接收天线的序号，i＝1,2,…,N_a；分别表示的第m行，FFT(·)表示对一维数组进行快速傅里叶变换；步骤三：方位向频谱重构；方位向频谱重构指对各接收通道回波数据的方位频谱进行延时、补偿、叠加，得到等效的单接收通道回波数据；方位向频谱重构的对象为各接收通道回波数据其中，i＝1,2,…,N_a，方位向频谱重构后的数据分别为E₁和E₂，即以进行重构得到E₁，以进行重构得到E₂；E₁和E₂的维数为(N_a·X/2)×Y；步骤四：距离压缩；对步骤三得到的方位向频谱重构后的数据E₁和E₂进行距离向匹配滤波，即用参考信号对E₁和E₂的每一行进行匹配滤波，得到距离向匹配滤波后的数据F₁和F₂，并对F₁和F₂进行叠加，得到距离压缩后的数据F；步骤五：距离徙动校正；对于步骤四得到的距离压缩后的数据F，利用sinc插值法精确校正距离徙动，得到进行距离徙动校正后的数据G；步骤六：方位向压缩，得到最终图像；对步骤五中得到的距离徙动校正后的数据G进行方位向压缩，得到最终图像H；所述的步骤六具体为：（1）获取距离徙动校正后的数据G的每行对应的方位频率；设雷达的脉冲重复频率为f_p,数据G的第m行对应的方位频率为则：$f_{\eta }^{\left(m\right)}=(m-N_a·X/4)·f_p/X,m=\mathrm{1,2},···,N_a·X/2---\left(27\right)$（2）根据参考斜距计算各距离门对应的斜距R⁽ⁿ⁾，n＝1,2,…,Y；设参考斜距为R₀,距离向采样率为f_s，脉冲宽度为t_p，光速为c，第n个距离门对应的斜距R⁽ⁿ⁾为：R⁽ⁿ⁾＝R₀+(n-1-(Y-f_s·t_p)/2)·c/f_s/2，n＝1,2,…,Y       (24)（3）针对数据G的各列，构造相应的方位压缩滤波器进行滤波，得到方位滤波后频谱数据G′；对数据G的第n列，在频域构造方位压缩滤波器h：$h\left(m\right)=e^{j4\pi /\lambda R^{\left(n\right)}\sqrt{1-\frac{{\lambda }^2{\left(f_{\eta }^{\left(m\right)}\right)}^2}{4v^2}}},m=\mathrm{1,2},···,N_a·X/2---\left(28\right)$其中，指数项上的j表示虚数单位，v表示雷达平台飞行速度，λ表示发射信号的波长；h(m)表示h的第m个分量；以方位压缩滤波器h对数据H的第n列进行滤波：其中，G′(:,n)，G(:,n)分别表示G′和G的第n列，ο表示矢量点乘；（4）对方位滤波后频谱数据G′的前N_a·X/4行和后N_a·X/4行数据进行交换，得到交换后的数据G′′，对交换后的数据G′′的各列进行快速傅里叶逆变换，最终获得图像数据H：$G^{\prime \prime }(m,:)=\left\{\begin{array}{c}{G}^{\prime }(m+N_a·X/4,:),m=\mathrm{1,2},···,N_a·X/4\\ G^{\prime }(m-N_a·X/4,:),m=N_a·X/4+1,N_a·X/4+2,···,N_a·X/2\end{array}\right.---\left(30\right)$H(:,n)＝IFFT(G′′(:,n)),n＝1,2,…,Y         (31)式中，G′′(m,:)表示G′′的第m行，G′(m+N_a·X/4,:)表示H′的第m+N_a·X/4行，G′(m-N_a·X/4,:)表示H′的第m-N_a·X/4行，H(:,n)，G′′(:,n)分别表示H和G′′的第n列，IFFT(·)表示对一维数组进行快速傅里叶逆变换。