基于调频连续波的SAR实时成像方法

摘要

本发明公开了一种基于调频连续波的SAR实时成像方法，主要解决现有方法不能处理调频连续波实时回波数据的问题。其实现步骤是：对原始数据进行预滤波；对预滤波后的数据进行多普勒中心估计、走动校正和多普勒中心平移；对中心平移后的数据沿距离向做逆傅里叶变换IFFT；对IFFT后的数据进行多普勒调频率估计，得到调频率值；根据调频率值计算载机的运动误差参数；根据运动误差参数，对预滤波后的数据作运动补偿；对运动补偿后的数据进行走动校正、多普勒中心平移和弯曲校正；对弯曲校正后的数据进行调频率估计，根据得到的调频率值，对数据沿方位向进行聚焦成像，得到SAR图像。本发明具有SAR成像分辨率高的优点，可应用于处理调频连续波实时回波数据。

主权项

1.一种调频连续波SAR实时成像方法，包括如下步骤：（1）对雷达接收回来的原始数据进行预滤波；（2）对预滤波后的数据沿方位向分成48个数据块，每个数据块的方位向点数为1024；（3）对预滤波后的一个数据块进行多普勒中心估计，根据估计值计算出载机的斜视角度：${\theta }_0=\arcsin \frac{\lambda {\hat{f}}_{\mathrm{dc}}}{2v},$其中，λ为雷达发射信号的载波波长，v为载机的速度；（4）对预滤波后的一个数据块进行走动校正和多普勒中心平移；（5）对走动校正和中心平移后的数据在距离向做逆傅里叶变化IFFT；（6）根据惯导得到的载机参数v，以及估计得到的载机斜视角度θ₀，计算理想多普勒调频率值k_a；（7）根据图像偏置法对做完IFFT的数据进行多普勒调频率估计，得到实际多普勒调频率值（8）根据实际多普勒调频率值与理想多普勒调频率值，计算出载机在一个数据块上的平均加速度值：$a=\frac{\lambda ({\hat{k}}_a-k_a)}{2},$将这个值作为本数据块方位向正中间的加速度值，即第512个方位点的加速度值；（9）重复步骤（3）到（8），对其他数据块进行运算，得到48个数据块分别在其方位向正中间的加速度值，在每两个加速度值之间进行1024点的插值，得到49152个加速度值，此时，每个方位点都对应了一个加速度值，根据这些加速度值，通过第一次累加，得到载机在每个方位点的速度值：$v_m=T_p·\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}{a}_i,$其中，v_m为第m个方位点的速度值，T_p为雷达发射一个脉冲的持续时间，a_i为第i个方位点的加速度值，此时，根据得到的49152个速度值，通过第二次累加，得到载机在每个方位点的位移值：$p_m=T_p·\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}{v}_i,$其中，p_m为第m个方位点的位移值，v_i为第i个方位点的速度值；（10）根据位移值，对预滤波后的一个数据块上的一个方位点的数据乘以补偿函数，进行运动补偿，得到补偿后的数据：$s^{\prime }(\hat{t},t_m)=s(\hat{t},t_m)\times H,$其中，为预滤波后一个数据块上一个方位点的数据，为距离快时间，t_m为方位慢时间，H为补偿函数：$H=\exp [-\frac{j4\pi ·p_{1024\times (i-1)+j}}{\lambda }],$其中，i为第i个数据块，j为一个数据块的第j个方位点，p_{1024×(i-1)+j}为第(1024×(i-1)+j)个方位点的位移值；（11）重复步骤（10），对本数据块的其他方位点进行运动补偿，得到该数据块所有方位点数据经过补偿后的数据；（12）对运动补偿后的数据进行走动校正和多普勒中心平移；（13）对走动校正和多普勒中心平移后的数据进行弯曲校正；（14）对弯曲校正后的数据进行调频率估计，根据得到的调频率值，对弯曲校正后的数据沿方位向进行聚焦成像，得到一个数据块的图像并保存；（15）重复步骤（10）到（14），得到48个数据块的图像，将所有图像拼接在一起，得到最终的SAR图像。