一种基于级数反演的机载圆迹环扫SAR成像方法

摘要

本发明涉及一种基于级数反演的机载圆迹环扫SAR成像方法，采用的技术方案是：a.首先对回波信号做二维FFT得到二维频谱；b.得到二维频谱对距离徙动项，距离调制项，残余相位项和距离调制项进行补偿；c.作距离IFFT，将信号变换至距离多普勒域并乘以方位匹配滤波函数完成方位脉冲压缩；d.最后对信号作方位IFFT就可以得到聚焦后的SAR图像。在平台飞行高度较低、俯仰角不大、积累时间较长的情况下能够获得较好的成像效果。

主权项

1.一种基于级数反演的机载圆迹环扫SAR成像方法，雷达平台在距离目标所在平面高度为H_C的平面上以半径r_a做圆形轨迹运动，平台运动的角速度为ω，平台旋转运动的方位向慢时间(方位向慢时间表示相邻两波束发射间隔时间)为η，雷达平台运动时，波束的指向始终与飞行速度方向垂直，目标点P离雷达平台的运动圆形轨迹在目标点所在平面的投影的中心点距离为r_p，雷达发射信号为线性调频LFM信号，脉冲宽度为T_p，调频率为γ，σ_p为散射系数，a_r(t)和a_a(η)分别为雷达线性调频LFM信号的距离向时域包络函数和方位向时域包络函数，c为光速，λ为雷达线性调频LFM信号的中心频率所对应的波长，f_c为载频，f_τ为距离向频率，f_η为多普勒频率；其特征在于成像方法按以下步骤完成：a).计算$R_{\mathrm{cen}}=\sqrt{H_c^2+{(r_p-r_a)}^2};$b).计算$k_2=\frac{r_a{r}_p{\omega }^2}{R_{\mathrm{cen}}},$$k_4=-\frac{r_a{r}_p{\omega }^4}{12R_{\mathrm{cen}}}-\frac{r_a^2{r}_p^2{\omega }^4}{4R_{\mathrm{cen}}^3};$c).用FFT求a_r(t)的时域向频域变换得距离向频率包络A_r(f_τ)，A_r(f_τ)＝FFT[a_r(t)]；d).用FFT求a_a(η)的时域向频域变换得方位向频率包络A_a(f_η)，A_a(f_η)＝FFT[a_a(η)]；e).计算f).计算g).计算S_A(f_τ，f_η)＝σ_pA_r(f_τ)A_a(f_η)·exp(jθ_c)；h).计算相位补偿项$H_1(f_{\tau },f_{\eta },R_0)=\exp \left[\begin{array}{c}j\frac{\pi ·c}{4k_2}{\left(\frac{f_{\eta }}{f_c}\right)}^2-j\frac{3\pi k_4{c}^3}{64k_2^4}{\left(\frac{f_{\eta }}{f_c}\right)}^4-j\frac{\pi ·c·f_{\eta }^2}{4k_2{f}_c^3}\\ +j\frac{3\pi k_4{c}^3{f}_{\eta }^4}{32k_2^4{f}_c^5}+j\frac{\pi ·c·f_{\eta }^2{f}_{\tau }^3}{4k_2{f}_c^3(f_c+f_{\tau })}\\ +j\frac{\pi k_4{c}^3{f}_{\eta }^4}{64k_2^4}[1/(f_c+f_{\tau })-1/f_c^3+3f_{\tau }/f_c^4-6f_{\tau }^2/f_c^5]\end{array}\right];$i).计算S_A(f_τ，f_η)＝S_A(f_τ，f_η)·H_l(f_τ，f_η，R₀)；j).计算距离IFFT，将信号变换至距离多普勒域，G_η(t，f_η)＝IFFT[S_A(f_τ，f_η)]；k).计算方位匹配滤波函数，$H_2(f_{\eta },R_{\mathrm{cen}})=\exp (-j\frac{\pi ·c·f_{\eta }^2}{{4k}_2\left(R_{\mathrm{cen}}\right)f_c}+j\frac{\pi ·k_4\left(R_{\mathrm{cen}}\right)·c^3{f}_{\eta }^4}{64k_2^4\left(R_{\mathrm{cen}}\right)·f_c^3});$l).进行方位脉冲压缩，G_η(t，f_η)＝H2(f_η，R_cen)G_η(t，f_η)；m).计算方位IFFT就可以得到聚焦后的SAR图像，G(t，η)＝IFFT[G_η(t，f_η)]。