位置坐 標為（xK, 0, HK)。
[0065] 其中，x為該地面目標的X軸坐標，y為該地面目標的Y軸坐標，xT為發射站的X軸 坐標，y T為發射站的Y軸坐標，H T為發射站的Z軸坐標，XK為接收站的X軸坐標，H K為接收 站的Z軸坐標，接收站的飛行速度為V，飛行方向與Y軸平行。
[0066] 系統參數表如表1所示，發射站位置坐標（xT, yT, HT)為（_4km, 4km, 1km);接收站零 時刻的位置坐標（xK, 0, HK)為（-6km, 0km, 5km);接收站的飛行速度V為250m/s，飛行方向與 Y軸平行，發射信號的中心頻率&為9. 6GHz，電磁波速度c為3X 10 8m/s。
[0067] 表1 ST-BSSAR系統參數表
[0068]
[0069] 所述步驟B、計算ST-BSSAR到地面任意點目標的雙基距離和，并根據得到的雙基 距離和獲取點目標回波，并對點目標回波進行下變頻，具體為：獲取ST-BSSAR到地面任意 目標P(X，y,0)的雙基距離和R(t;x,y)，記為：R(t;x,y)= RT(X，y)+RK(t;x,y);
[0070] 其中，
為固定發射站到P(x，y，〇)的距離；
為接收站到P(x，y，0)的距離，t表示方位時間變量。
[0071] 本實例中采用的目標場景布置如圖3所示，ST-BSSAR從點目標P(x，y，0)反射的 回波經下變頻后表達式為：
[0073] 其中，t為距離向時間變量，?]代表距離時間窗，Wa[ ?]為方位時間窗，tc = y/V，k是發射信號的調頻斜率，c為電磁波速度，&為發射信號中心頻率；經過步驟B后獲 得的ST-BSSAR回波圖像如圖4所示。
[0074] 所述步驟C、獲取經步驟B下變頻后的點目標回波的二維頻域表達式，進行距離向 脈沖壓縮，得到距離脈沖壓縮后的點目標回波，具體為：獲取ST-BSSAR點目標回波的二維 頻域表達式 S2df(fT，ft;x，y):
[0075] S2df(f T, ft；x,y) = ff r(fT)ffa (ft) exp(j02df)
[0076] 其中，WJ ?]代表距離頻率窗，Wa[ ?]為方位頻率窗，f T為距離頻率變量，f t為方 位頻率變量，02df為二維頻域表達式的相位，0 2df的表達式如下：
為接收站到目標P(x，y，〇)的最近斜距。
[0079] 在二維頻域乘以距離頻率的二次項，從而去除二維頻域中距離頻率的二次項，完 成距離向脈沖壓縮處理，距離壓縮后的02df表示為：
[0081] 經過步驟C后獲得的ST-BSSAR距離壓縮圖像如圖5所示。
[0082] 所述步驟D、對由步驟C得到的點目標回波進行第一次頻-頻坐標變換，得到第 一次頻-頻坐標變換處理后的點目標回波，具體為：對ST-BSSAR二維頻域回波做第一次 頻-頻坐標變換，變換關系如下所示：
[0084] 其中，ft'為第一次頻-頻坐標變換后的方位頻率變量，則0 2df轉換為：
[0086] 其中
；經過步驟D第一次頻-頻坐標變換后的ST-BSSAR圖像如圖 6所示，可以看出空變的距離彎曲已被去除，第一次頻頻坐標變換后的目標回波可表示為
[0087] Sjf^，ft' ；x，y) = Wr(fT)Wa(f' ）exp(j 0 ' 2df)。
[0088] 所述步驟E、根據方位向非線性調頻變標函數對第一次頻-頻坐標變換后的點目 標回波，進行非線性調頻變標處理，具體為：設k a(x，y)為同一距離單元內坐標為（x，y)的 目標的多普勒調頻率，ka(xMf，y Mf)為該距離單元內參考目標的多普勒調頻率，再計算出多 普勒調頻率的差分為
[0089] A ka (x, y) = ka (x, y) -ka (xref, yref)
[0090] 對A ka(x，y)沿方位時間進行二次積分，得到多普勒調頻率均衡函數的相位，記為 ⑴，從而得到方位向非線性調頻變標函數為 Snies⑴=exp{j<i)nles(t)};
[0091] 將第一次頻-頻坐標變換后的點目標回波數據與Snles(t)相乘，完成了對同一距離 單元內多普勒調頻率的均衡，均衡后的9 ' 2df變為
[0093] 再利用如下參考函數
[0095] 去除均衡后9 ' 2df中方位頻率的二次項，9 ' 2df變為：
[0097] 所述步驟F、對由步驟E得到的非線性調頻變標處理后的點目標回波進行第二次 頻-頻坐標變換，得到第二次頻-頻坐標變換處理后的點目標回波，具體為：第二次頻-頻 坐標變換可表示為
[0099] 0 ' 2df經第二次頻-頻坐標變換后，可表示為
[0101] 則經過上述處理后，目標P(X，y，〇)的回波信號可表示為：
過步驟F第二次頻-頻坐標變換后的ST-BSSAR圖像如圖7所示，可以看出經過上述處理后， ST-BSSAR回波中距離徙動和多普勒調頻率的二維空變問題已經得到解決。
[0103] 所述步驟G、對由步驟F得到的點目標回波進行二維傅里葉反變換，得到ST-BSSAR 圖像，具體為：
[0104] 對步驟二次頻-頻坐標變換處理后的結果進行二維傅里葉反變換，得到最終的 ST-BSSAR圖像，可表示為
[0106] 其中，IFFT2D[ ?]二維傅里葉反變換，sinc( ?)為辛格函數。
[0107] 圖8是本實施例中采用本發明的方法得到的ST-BSSAR成像結果示意圖。從圖中 可以看出，本發明提供的方法可以很好的實現ST-BSSAR成像數據處理。
[0108] 通過本發明【具體實施方式】可以看出，本發明解決了固定發射站雙基正側視SAR回 波數據處理中距離徙動和方位多普勒調頻率的二維空變性問題，可以實現ST-BSSAR目標 回波較好的聚焦成像。
[0109] 本領域的普通技術人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本發 明的原理，應被理解為本發明的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。對于本領 域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的 任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的權利要求范圍之內。
【主權項】
1. 一種固定發射站雙基正側視SAR成像方法，其特征在于，包括W下步驟： A、 建立ST-BSSAR空間幾何結構，并對參數進行初始化； B、 計算ST-BSSAR到地面任意點目標的雙基距離和，并根據得到的雙基距離和獲取點 目標回波，然后對點目標回波進行下變頻； C、 獲取經步驟B下變頻后的點目標回波的二維頻域表達式，進行距離向脈沖壓縮，得 到距離脈沖壓縮后的點目標回波； D、 對由步驟C得到的點目標回波進行第一次頻-頻坐標變換，得到第一次頻-頻坐標 變換處理后的點目標回波； E、 根據方位向非線性調頻變標函數對第一次頻-頻坐標變換后的點目標回波，進行非 線性調頻變標處理； F、 對由步驟E得到的非線性調頻變標處理后的點目標回波進行第二次頻-頻坐標變 換，得到第二次頻-頻坐標變換處理后的點目標回波； G、 對由步驟F得到的點目標回波進行二維傅里葉反變換，得到ST-BSSAR圖像。2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟A建立ST-BSSAR空間幾何結構， 具體包括：在直角坐標系中，場景中屯、設為坐標原點0,設P(x，y，0)為地面任意目標；發射 站固定，其位置坐標為知1，71，吊)，接收站零時刻的位置坐標為（而，〇，咕）； 其中，X為該地面目標的X軸坐標，y為該地面目標的Y軸坐標，Xt為發射站的X軸坐 標，為發射站的Y軸坐標，HT為發射站的Z軸坐標；X。為接收站的X軸坐標，H。為接收站 的Z軸坐標；接收站的飛行速度為V，飛行方向與Y軸平行。3. 根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟B計算ST-BSSAR到地面任 意點目標的雙基距離和的公式為： R(t；x,y) =Rx(x,y) +Rr(t；x,y) 其中，為發射站到P(x，y，0)的距離，為接收站到P(x,y, 0)的距離，t表示方位時間變量。4. 根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟B根據得到的雙基距離和獲取點 目標回波，并對點目標回波進行下變頻，具體公式為：其中，T為距離向時間變量，Wf[ ?]代表距離時間窗，Wg[ ?]為方位時間窗，tc=y/V，k是發射信號的調頻斜率，c為電磁波速度，f。為發射信號中屯、頻率。5. 根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟C二維頻域表達式的相位 為：其中，為接收站到目標P(X，y，0)的最近斜距； 距離壓縮后的0 2df表達式為：6. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟D第一次頻-頻坐標變換關系 為：其中，ft'為第一次頻-頻坐標變換后的方位頻率變量，f。為發射信號中屯、頻率，fT為 距離頻率變量。7. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟E非線性調頻變標處理具體包 括；首先，設k,(x，y)為同一距離單元內坐標為（x，y)的目標的多普勒調頻率，k,(Xuf，yuf) 為該距離單元內參考目標的多普勒調頻率； 其中，Xuf為該參考目標的X軸坐標，yuf為該參考目標的Y軸坐標； 其次，算出多普勒調頻率的差分為： Aka(X，y) =ka(X，y)-ka(Xref,yr址） 對Akg(x，y)沿方位時間進行二次積分，得到多普勒調頻率均衡函數的相位，記為 4。1。,(*)，從而得到方位向非線性調頻變標函數為；3。1。,(*)=6義口〇(1)。1。,(*)}; 然后，將第一次頻-頻坐標變換后的目標回波數據與s"iu(t)相乘，完成了對同一距離 單元內多普勒調頻率的均衡，均衡后的0' 2df變為8. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟F第二次頻-頻坐標變換關系 為：其中，ft'為第一次頻-頻坐標變換后的方位頻率變量，f。為發射信號中屯、頻率，fT為 距離頻率變量。
【專利摘要】本發明公開一種固定發射站雙基正側視SAR成像方法，首先采用第一次頻-頻坐標變換，去除空變的距離彎曲；其次進行非線性調頻變標處理，完成對空變多普勒調頻率的均衡；再采用第二次頻-頻坐標變換，去除空變的距離徙動；最后利用二維傅里葉反變換，完成對ST-BSSAR回波的聚焦成像，從而解決了傳統SAR成像方法和現有雙基SAR成像方法無法解決ST-BSSAR數據處理時的二維空變問題，本發明的方法通過采用頻-頻坐標變換和方位非線性調頻變標處理相結合，有效解決了固定發射站雙基正側視SAR距離徙動和方位多普勒調頻率的二維空變問題。
【IPC分類】G01S13/90
【公開號】CN104931965
【申請號】CN201510219553
【發明人】李中余, 武俊杰, 劉竹天, 孫志超, 黃鈺林, 楊建宇
【申請人】電子科技大學
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年5月4日