斜视滑动聚束SAR的子孔径波数域成像方法,申请号CN201510052130.4-传众专利搜索

斜视滑动聚束SAR的子孔径波数域成像方法

申请公布号：CN104678393B

申请号：CN201510052130.4

申请日期：2015.01.30

申请公布日期：2017.01.18

申请人：

南京航空航天大学

发明人：张劲东;邱晓燕;陈家瑞;唐笑为;史常丽;李旭

分类号：G01S13/90(2006.01)I

主分类号：G01S13/90(2006.01)I

代理机构：

江苏圣典律师事务所 32237

代理人：贺翔

地址：210016 江苏省南京市秦淮区御道街29号

摘要：本发明公开了一种斜视滑动聚束SAR的子孔径波数域成像方法，针对斜视情况对传统滑动聚束SAR子孔径法进行了改进。首先将全孔径重叠划分子孔径，将适用于斜视情况的扩展波数域方法作为子孔径基本成像方法，然后在距离多普勒域采用改进的BAS方法完成方位向处理并实现子孔径拼接，得到斜视情况下的全孔径图像。本发明克服了斜视滑动聚束SAR存在的数据量大、方位多普勒中心非零、以及多普勒带宽过大的问题，具有较大的实用价值。

主权项：斜视滑动聚束SAR的子孔径波数域成像方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1)，将Na×Nr的全孔径雷达回波数据重叠划分为若干个子孔径，每个子孔径回波数据为Nai×Nr，并根据划分子孔径的大小和子孔径之间重叠部分的大小确定子孔径个数：<img file="FDA0001089314290000011.GIF" wi="233" he="135" />向下取整加1；其中，Na为全孔径雷达回波脉冲个数，Nr为距离向采样点数，Nai为每个子孔径回波脉冲个数，i为子孔径的索引，ΔN为子孔径之间重叠部分的大小；步骤2)，对划分的子孔径分别使用扩展波数域成像算法：首先对脉压后的子孔径回波数据进行方位向FFT，然后在二维频域进行一致压缩和Stolt插值，最后距离向IFFT得到基本成像结果；步骤2.1)，对回波数据进行脉冲压缩，得到距离频域、方位时域数据；步骤2.2)，对脉压后数据进行方位向傅里叶变换，得到二维频域数据；步骤2.3)，在二维频域完成一致压缩，实现第一个主要聚焦步骤，参考函数的表达式为：<maths num="0001"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>H</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mi>exp</mi><mrow><mo>{</mo><mrow><mi>j</mi><mfrac><mrow><mn>4</mn><mi>π</mi></mrow><mi>c</mi></mfrac><msub><mi>R</mi><mrow><mi>r</mi><mi>e</mi><mi>f</mi></mrow></msub><mrow><mo>[</mo><mrow><msqrt><mrow><msup><mrow><mo>(</mo><msub><mi>f</mi><mi>τ</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>f</mi><mi>c</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>-</mo><msup><mrow><mo>(</mo><mfrac><mrow><msub><mi>f</mi><mi>a</mi></msub><mi>c</mi></mrow><mrow><mn>2</mn><msub><mi>V</mi><mi>a</mi></msub></mrow></mfrac><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mrow></msqrt><msub><mi>cosθ</mi><mi>s</mi></msub><mo>+</mo><mfrac><mrow><msub><mi>f</mi><mi>a</mi></msub><mi>c</mi></mrow><mrow><mn>2</mn><msub><mi>V</mi><mi>a</mi></msub></mrow></mfrac><msub><mi>sinθ</mi><mi>s</mi></msub></mrow><mo>]</mo></mrow></mrow><mo>}</mo></mrow></mrow>]]></math><img file="FDA0001089314290000012.GIF" wi="1229" he="166" /></maths>其中，H1为参考函数的表达式，j为虚数的基本单位，Rref＝R0/cosθs为参考距离，R0为最短斜距，fτ和fa分别为距离向和方位向频率，fc为雷达中心频率，c为光速，Va为雷达方位向速度，θs为斜视角；步骤2.4)，在二维频域完成Stolt插值，实现非参考距离处点目标的聚焦,Stolt插值通过变量代换使原来的距离频率fτ映射为新的距离频率f′τ，其公式如下：<maths num="0002"><math><![CDATA[<mrow><msqrt><mrow><msup><mrow><mo>(</mo><msub><mi>f</mi><mi>τ</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>f</mi><mi>c</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>-</mo><msup><mrow><mo>(</mo><mfrac><mrow><msub><mi>f</mi><mi>a</mi></msub><mi>c</mi></mrow><mrow><mn>2</mn><msub><mi>V</mi><mi>a</mi></msub></mrow></mfrac><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mrow></msqrt><msub><mi>cosθ</mi><mi>s</mi></msub><mo>+</mo><mfrac><mrow><msub><mi>f</mi><mi>a</mi></msub><mi>c</mi></mrow><mrow><mn>2</mn><msub><mi>V</mi><mi>a</mi></msub></mrow></mfrac><msub><mi>sinθ</mi><mi>s</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>f</mi><mi>c</mi></msub><mo>+</mo><msubsup><mi>f</mi><mi>τ</mi><mo>′</mo></msubsup><mo>;</mo></mrow>]]></math><img file="FDA0001089314290000013.GIF" wi="990" he="146" /></maths>步骤2.5)，消除方位向偏移，并将距离向时间中心移至参考距离处，具体为将Stolt插值后的数据乘以以下相位函数：<maths num="0003"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>H</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mi>exp</mi><mo>{</mo><mo>-</mo><mi>j</mi><mfrac><mrow><mn>2</mn><msub><mi>πf</mi><mi>a</mi></msub><msub><mi>R</mi><mrow><mi>r</mi><mi>e</mi><mi>f</mi></mrow></msub></mrow><msub><mi>V</mi><mi>a</mi></msub></mfrac><msub><mi>sinθ</mi><mi>s</mi></msub><mo>-</mo><mi>j</mi><mfrac><mrow><mn>4</mn><mi>π</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>f</mi><mi>c</mi></msub><mo>+</mo><msubsup><mi>f</mi><mi>τ</mi><mo>′</mo></msubsup><mo>)</mo></mrow><msub><mi>R</mi><mrow><mi>r</mi><mi>e</mi><mi>f</mi></mrow></msub></mrow><mi>c</mi></mfrac><mo>}</mo></mrow>]]></math><img file="FDA0001089314290000014.GIF" wi="981" he="159" /></maths>其中，H2为相位函数的表达式；步骤2.6)，距离向IFFT，转换到距离多普勒域；步骤3)，斜视情况下的基带方位向变标处理实现子孔径拼接：在距离多普勒域进行方位定标，然后子孔径拼接，对得到的全孔径数据进行解旋转和方位向压缩得到最终的SAR图像。