一站固定式雙站低頻超寬帶sar的頻域成像方法
【專利摘要】本發明提供一站固定式雙站低頻超寬帶SAR的頻域成像方法。技術方案是：首先，基于一站固定式雙站低頻超寬帶SAR回波信號，在二維頻域進行補償高階相位誤差，得到預處理回波信號。然后，對預處理回波信號進行距離向處理，和方位向處理，得到SAR圖像。本發明的有益效果是：采用在二維頻域進行補償高階相位誤差，校正了距離-方向耦合項進行二階泰勒展開導致的誤差，從而減小了低頻超寬帶信號下高階誤差對成處理的影響，進而實現了對一站固定式雙站低頻超寬帶SAR的高精度成像處理，最終獲得良好聚焦圖像。
【專利說明】-站固定式雙站低頻超寬帶SAR的頻域成像方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于SAR(Synthetic Aperture Radar,合成孔徑雷達）成像領域，涉及一種 適用于一站固定式雙站低頻超寬帶SAR的頻域成像方法。
【背景技術】
[0002] 一站固定式雙站低頻超寬帶合成孔徑雷達（One-Stationary Low Frequency Ultra Wide Band bistatic Synthetic Aperture Radar, OS LF UWB BiSAR)是指具 有一個移動發射/接收平臺和一個固定接收/發射平臺，并且采用低頻超寬帶信號的 BiSAR(Bistatic Synthetic Aperture Radar,雙站合成孔徑雷達）系統。與傳統單站低頻 SAR相比，OS LF UWB BiSAR具有安全性高，抗干擾性強，獲取信息量大的優勢，擁有很大的 應用前景，近年來引起了廣泛的關注。
[0003] BiSAR成像方法根據數據處理域的不同，可分為時域方法與頻域方法兩大類。時域 方法的典型代表為后向投影方法，該種方法成像精度高，適用面廣，理論上能適用于任意幾 何構型的BiSAR成像處理，但其主要缺點是運算量極大。即便有諸如FFBP等高效方法，其 計算量也無法滿足實時成像的需求。因此研究運算量相對小的BiSAR頻域方法，仍是學術 界的研究熱點。
[0004] 由于方位空變性的存在，原先單站SAR頻域成像方法（如距離多普方法，CS方法 和方法）無法直接適用于一站固定式BiSAR的成像處理。目前針對一站固定式BiSAR 頻域方法主要為NLCS(Nonlinear Chirp Scaling,非線性調頻變標）方法。該方法通過在 二維時域沿方位向乘以非線性相位擾動函數的方法，使得同一個距離門內的目標多普勒調 頻率相等。但該方法將忽略了距離徙動的方位空變性，因此只適用于小斜視角的SAR成像。 仇曉蘭等人對此進行了改進，采用局部擬合產生擾動函數的方法，分別消除了回波數據距 離向和方位向空變性，擴大了成像范圍。然而，上述方法都是基于高頻窄帶信號提出的，并 不適用于一站固定式雙站低頻超寬帶SAR情況。
[0005] 因此，如何解決一站固定式雙站低頻超寬帶SAR情況的成像方法正是一個亟待解 決的技術問題。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于克服現有的BiSAR成像頻域方法不適用于一站固定式雙站低 頻超寬帶SAR情況的技術問題，提供一站固定式雙站低頻超寬帶SAR的頻域成像方法。
[0007] 本發明技術方案的基本思路是：首先，基于一站固定式雙站低頻超寬帶SAR回波 信號，采用在二維頻域進行補償高階相位誤差的方法，得到預處理回波信號。然后，對預處 理回波信號進行距離向處理，和方位向處理，得到SAR圖像。
[0008] 本發明的技術方案是，一站固定式雙站低頻超寬帶SAR的頻域成像方法，包括以 下處理步驟：
[0009] 第一步，預處理：
[0010] ①在不失一般性的情況下，令固定站為接收站，運動站為發射站，設成像場景中心 為笛卡爾坐標系中心原點，Z軸的正方向垂直于地面向上，運動站以速度V平行于Y軸運動； 固定站位置坐標為（\，&心)，成像場景中任意目標位置表示為（^0);在方位向慢時間 n = 〇時，運動站位置坐標為（xT，yT，hT);發射信號為線性調頻信號，則接收到的目標回波 信號SS( n，T ;X, y)表示為，
【權利要求】
1. 一站固定式雙站低頻超寬帶SAR的頻域成像方法，SAR是指合成孔徑雷達，其特征在 于，包括以下處理步驟： 第一步，預處理： ① 設固定站為接收站，運動站為發射站，設成像場景中心為笛卡爾坐標系中心原 點，Z軸的正方向垂直于地面向上，運動站以速度v平行于Y軸運動；固定站位置坐標為 (義1；，71；，11 1；)，成像場景中任意目標位置表示為（1，7,0);在方位向慢時間11=〇時，運動站位 置坐標為（xT，yT，hT);發射信號為線性調頻信號，則接收到的目標回波信號ss(n，t;x，y) 表示為：
其中a[ ?]為信號包絡，t為距離向快時間，K為發射信號的調頻斜率，f。為發射信 號中心頻率，c為光速；Rbi(n;x，y)為n時刻的目標回波歷程，用下述公式表示：
其中RT〇(x)為發射天線APC到目標最小斜距，APC是指天線相位中心，Rtci(x)表示為：
RK(x，y)為接收天線APC至IJ目標的距離，表示為：
對目標回波信號ss(n，T;x，y)作二維傅里葉變換，得到二維頻域回波信號SS(fT，fq ;x，y)，其中fT為距離向頻率，fq為方位向頻率：
② 將二維頻域回波信號SS(fT，;x，y)乘以二維頻譜高階相位補償因子Hmrc(fT，;xMf)，得到相位補償結果；
其中RTO(xMf)為參考點（xMf，yMf，hMf)的最小發射斜距，一般選取場景中心為參考點； ③ 對相位補償結果做距離向傅里葉逆變換，得到預處理后的距離多普勒域回波信號 sSr( x , fn；x, y)：
其中
，最小斜距歷程 Rbi〇(x, y) = Rt〇(x) +Re (x, y)； 第二步，對預處理結果成像： 對距離多普勒域回波信號SSJT，fq ;x，y)進行距離向處理，再進行方位向處理，得到SAR圖像。
【文檔編號】G06F19/00GK104407349SQ201410739748
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月8日 優先權日:2014年12月8日
【發明者】安道祥, 黃曉濤, 黎向陽, 李悅麗, 陳樂平, 周智敏, 謝洪途 申請人:中國人民解放軍國防科學技術大學