基于逆扩展Omega-K算法的非理想轨迹SAR回波获取方法技术

本发明专利技术公开了一种基于逆扩展Omega‑K算法的非理想轨迹SAR回波获取方法，思路为：建立非理想轨迹SAR成像几何模型，得到非理想轨迹SAR散射点信号ss(Rr,X)，并对ss(Rr,X)做方位向FFT，得到非理想轨迹SAR散射点的波数域信号SS(Rr,Kx)，进而计算相位误差和距离误差分别恢复后的非理想轨迹SAR散射点波数域信号Ss(Ky,X)；对Ss(Ky,X)做方位向FFT，得到方位向快速傅里叶变换后的非理想轨迹SAR散射点波数域信号SS(Ky,Kx)，进而计算逆向扩展Stolt插值处理后的非理想轨迹SAR散射点波数域信号

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于雷达信号处理
，特别涉及一种基于逆扩展Omega-K算法的非理想轨迹SAR回波获取方法，即基于逆扩展Omega-K算法(Inverse Extended Omega-K Algorithm，IEOKA)的非理想轨迹SAR回波获取方法，适用于非理想运动轨迹下的SAR回波获取。
技术介绍
合成孔径雷达(SAR)是一种有源微波成像雷达，具有全天时、全天候和高分辨率成像等优势；并且，SAR雷达一般发射大带宽线性调频(LFM)信号，其距离向通过脉冲压缩技术，方位向通过孔径合成，进而实现距离和方位的两维高分辨SAR雷达成像；SAR雷达成像算法会将原始的SAR雷达回波信号处理为人眼可理解的图像。为了验证不同应用条件下的SAR雷达成像算法，需要获得相应条件下的SAR雷达回波；为了克服实时录取SAR雷达回波信号的不便和巨大耗费，研究非理想轨迹下的SAR雷达回波信号的仿真具有巨大应用价值。目前针对非理想轨迹的SAR雷达回波信号仿真通常使用时域方法、二维频域方法或时频混合方法；时域方法通过计算SAR雷达各散射点的回波信号，并完成包含运动差的任意运动轨迹SAR雷达的回波信号仿真，但其计算量巨大，不具有实际应用价值；二维频域方法直接构造SAR雷达回波信号的二维谱，然后再通过快速傅里叶变换产生时域SAR雷达回波信号，但该方法只适用于理想轨迹平台，且无法加入运动误差，进而也不适用于实际应用中非理想轨迹下的SAR雷达回波信号仿真；时频混合方法作为时域方法和二维频域方法的折中方法，采用逆频域变标(ICS)操作的混合获取方法能够避免大量的时域插值运算，同时也使用了逆运动补偿(IMOCO)方法，但由于非理想轨迹运动带来的运动误差，以及逆频域算法的局限性，使得距离单元徙动(RCM)存在残余，并且时频混合方法通过波束中心近似时忽略了运动误差的方位空变。
技术实现思路
针对以上现有时域、二维频域或时频混合SAR回波获取方法存在的不足，本专利技术的目的在于提出一种基于逆扩展Omega-K算法的非理想轨迹SAR回波获取方法，该种基于逆扩展Omega-K算法的非理想轨迹SAR回波获取方法具有更高的精度和很强的工程实用性，并且用于非理想运动轨迹平台的SAR回波信号仿真。为达到上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现。一种基于逆扩展Omega-K算法的非理想轨迹SAR回波获取方法，包括以下步骤：步骤1，建立基于逆扩展Omega-K算法的非理想轨迹SAR成像几何模型，得到基于逆扩展Omega-K算法的非理想轨迹SAR散射点信号ss(Rr,X)；其中，Rr表示基于逆扩展Omega-K算法的非理想轨迹SAR的距离向采样位置，X表示基于逆扩展Omega-K算法的非理想轨迹SAR的方位向采样位置；步骤2，对基于逆扩展Omega-K算法的非理想轨迹SAR散射点信号ss(Rr,X)做方位向快速傅里叶变换，得到基于逆扩展Omega-K算法的非理想轨迹SAR散射点的波数域信号SS(Rr,Kx)；其中，Kx表示非理想轨迹SAR散射点的波数域信号SS(Rr,Kx)包含的方位波数；步骤3，设定方位向解压缩函数HdeA，并对基于逆扩展Omega-K算法的非理想轨迹SAR散射点的波数域信号SS(Rr,Kx)进行方位向解压缩，得到方位向解压缩后的非理想轨迹SAR散射点的波数域信号步骤4，对方位向解压缩后的非理想轨迹SAR散射点的波数域信号依次进行相位误差恢复和距离误差恢复，得到相位误差和距离误差分别恢复后的非理想轨迹SAR散射点波数域信号Ss(Ky,X)；其中，X表示基于逆扩展Omega-K算法的非理想轨迹SAR的方位向采样位置，Ky表示非理想轨迹SAR散射点的波数域信号SS(Rr,Kx)包含的距离波数；步骤5，对相位误差和距离误差分别恢复后的非理想轨迹SAR散射点波数域信号Ss(Ky,X)做方位向快速傅里叶变换，得到方位向快速傅里叶变换后的非理想轨迹SAR散射点波数域信号SS(Ky,Kx)；步骤6，对方位向快速傅里叶变换后的非理想轨迹SAR散射点波数域信号SS(Ky,Kx)进行逆向扩展Stolt插值处理，得到逆向扩展Stolt插值处理后的非理想轨迹SAR散射点波数域信号步骤7，设定距离解压缩函数HdeR，并对逆向扩展Stolt插值处理后的非理想轨迹SAR散射点波数域信号进行距离解压缩，得到距离解压缩后的非理想轨迹SAR散射点波数域信号；步骤8，对距离解压缩后的非理想轨迹SAR散射点波数域信号进行方位向逆快速傅里叶变换，得到方位向逆快速傅里叶变换后的非理想轨迹SAR散射点波数域信号步骤9，对方位向逆快速傅里叶变换后的非理想轨迹SAR散射点波数域信号进行距离向逆快速傅里叶变换，得到基于逆扩展Omega-K算法的非理想轨迹SAR回波其中，rn表示理想情况下方位中心时刻基于逆扩展Omega-K算法的非理想轨迹SAR到地面的最短斜距。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：第一，本专利技术方法使用了逆扩展Omega-K算法(IEOKA)和基于逆扩展Omega-K算法的逆运动补偿(IMOCO)处理，并且在基于逆扩展Omega-K算法的逆运动补偿(IMOCO)处理过程中，通过方位波束划分实现了相位误差和包络误差的精确恢复，不仅精确恢复非理想轨迹引入的相位误差，同时考虑了相位误差的方位空变；第二，本专利技术采用逆向扩展Stolt插值(IESI)处理法，解决了逆频域算法引起的距离单元徙动(RCM)问题；第三，本专利技术方法总计算量能够满足实际应用需求，且非理想轨迹SAR回波仿真精度与传统方法相比具有明显提升。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。图1为本专利技术的一种基于逆扩展Omega-K算法的非理想轨迹SAR回波获取方法流程图；图2为本专利技术的一种基于逆扩展Omega-K算法的非理想轨迹SAR回波获取方法的几何模型图；图3为方位向解压缩后的非理想轨迹SAR散射点的波数域信号依次进行相位误差恢复和距离误差恢复的流程图；图4为方位时域SAR散射点波数域信号的划分示意图；图5为本专利技术方法的仿真场景布点示意图；其中，O为场景中心点目标，P为边界点目标；图6(a)为使用本专利技术方法得到边界点目标P在理想轨迹下的回波信号并使用Omega-K算法得到成像示意图，图6(b)为使用传统的时频混合方法产生非理想轨迹下边界点目标P的回波信号并进行成像得到的成像示意图，图6(c)为使用本专利技术方法产生非理想轨迹下边界点目标P的回波信号并进行成像得到的成像示意图；图7(a)为使用传统时频混合获取方法生成面目标场景在非理想轨迹下的回波并用Omega-K算法得到的成像示意图，图7(b)为使用本专利技术方法生成面目标场景在非理想轨迹下的回波并用Omega-K算法得到的成像示意图，图7(c)为图7(a)中强散射点区域进行放大后的结果示意图，图7(d)为图7(b)中强散射点区域进行放大后的结果示意图。具体实施方式参照图1，为本专利技术的一种基于逆扩展Omega-K算法的非理想轨迹SAR回波获取方法流程图；所述基于逆扩展Omega-K算法的非理想轨迹SAR回波获取方法，包括以下步骤：步骤1，建立基于逆扩展Omega-K算法的非理想轨迹SAR成像几何模型，得到基于逆扩展Omega-K算法的非理想轨迹SAR散射点信号ss(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于逆扩展Omega‑K算法的非理想轨迹SAR回波获取方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，建立基于逆扩展Omega‑K算法的非理想轨迹SAR成像几何模型，得到基于逆扩展Omega‑K算法的非理想轨迹SAR散射点信号ss(Rr,X)；其中，Rr表示基于逆扩展Omega‑K算法的非理想轨迹SAR的距离向采样位置，X表示基于逆扩展Omega‑K算法的非理想轨迹SAR的方位向采样位置；步骤2，对基于逆扩展Omega‑K算法的非理想轨迹SAR散射点信号ss(Rr,X)做方位向快速傅里叶变换，得到基于逆扩展Omega‑K算法的非理想轨迹SAR散射点的波数域信号SS(Rr,Kx)；其中，Kx表示非理想轨迹SAR散射点的波数域信号SS(Rr,Kx)包含的方位波数；步骤3，设定方位向解压缩函数HdeA，并对基于逆扩展Omega‑K算法的非理想轨迹SAR散射点的波数域信号SS(Rr,Kx)进行方位向解压缩，得到方位向解压缩后的非理想轨迹SAR散射点的波数域信号步骤4，对方位向解压缩后的非理想轨迹SAR散射点的波数域信号依次进行相位误差恢复和距离误差恢复，得到相位误差和距离误差分别恢复后的非理想轨迹SAR散射点波数域信号Ss(Ky,X)；其中，X表示基于逆扩展Omega‑K算法的非理想轨迹SAR的方位向采样位置，Ky表示非理想轨迹SAR散射点的波数域信号SS(Rr,Kx)包含的距离波数；步骤5，对相位误差和距离误差分别恢复后的非理想轨迹SAR散射点波数域信号Ss(Ky,X)做方位向快速傅里叶变换，得到方位向快速傅里叶变换后的非理想轨迹SAR散射点波数域信号SS(Ky,Kx)；步骤6，对方位向快速傅里叶变换后的非理想轨迹SAR散射点波数域信号SS(Ky,Kx)进行逆向扩展Stolt插值处理，得到逆向扩展Stolt插值处理后的非理想轨迹SAR散射点波数域信号步骤7，设定距离解压缩函数HdeR，并对逆向扩展Stolt插值处理后的非理想轨迹SAR散射点波数域信号进行距离解压缩，得到距离解压缩后的非理想轨迹SAR散射点波数域信号；步骤8，对距离解压缩后的非理想轨迹SAR散射点波数域信号进行方位向逆快速傅里叶变换，得到方位向逆快速傅里叶变换后的非理想轨迹SAR散射点波数域信号步骤9，对方位向逆快速傅里叶变换后的非理想轨迹SAR散射点波数域信号进行距离向逆快速傅里叶变换，得到基于逆扩展Omega‑K算法的非理想轨迹SAR回波其中，rn表示理想情况下方位中心时刻基于逆扩展Omega‑K算法的非理想轨迹SAR到地面的最短斜距。...

【技术特征摘要】
1.一种基于逆扩展Omega-K算法的非理想轨迹SAR回波获取方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，建立基于逆扩展Omega-K算法的非理想轨迹SAR成像几何模型，得到基于逆扩展Omega-K算法的非理想轨迹SAR散射点信号ss(Rr,X)；其中，Rr表示基于逆扩展Omega-K算法的非理想轨迹SAR的距离向采样位置，X表示基于逆扩展Omega-K算法的非理想轨迹SAR的方位向采样位置；步骤2，对基于逆扩展Omega-K算法的非理想轨迹SAR散射点信号ss(Rr,X)做方位向快速傅里叶变换，得到基于逆扩展Omega-K算法的非理想轨迹SAR散射点的波数域信号SS(Rr,Kx)；其中，Kx表示非理想轨迹SAR散射点的波数域信号SS(Rr,Kx)包含的方位波数；步骤3，设定方位向解压缩函数HdeA，并对基于逆扩展Omega-K算法的非理想轨迹SAR散射点的波数域信号SS(Rr,Kx)进行方位向解压缩，得到方位向解压缩后的非理想轨迹SAR散射点的波数域信号步骤4，对方位向解压缩后的非理想轨迹SAR散射点的波数域信号依次进行相位误差恢复和距离误差恢复，得到相位误差和距离误差分别恢复后的非理想轨迹SAR散射点波数域信号Ss(Ky,X)；其中，X表示基于逆扩展Omega-K算法的非理想轨迹SAR的方位向采样位置，Ky表示非理想轨迹SAR散射点的波数域信号SS(Rr,Kx)包含的距离波数；步骤5，对相位误差和距离误差分别恢复后的非理想轨迹SAR散射点波数域信号Ss(Ky,X)做方位向快速傅里叶变换，得到方位向快速傅里叶变换后的非理想轨迹SAR散射点波数域信号SS(Ky,Kx)；步骤6，对方位向快速傅里叶变换后的非理想轨迹SAR散射点波数域信号SS(Ky,Kx)进行逆向扩展Stolt插值处理，得到逆向扩展Stolt插值处理后的非理想轨迹SAR散射点波数域信号步骤7，设定距离解压缩函数HdeR，并对逆向扩展Stolt插值处理后的非理想轨迹SAR散射点波数域信号进行距离解压缩，得到距离解压缩后的非理想轨迹SAR散射点波数域信号；步骤8，对距离解压缩后的非理想轨迹SAR散射点波数...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁毅，丁金闪，别博文，邢孟道，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，西安中电科西电科大雷达技术协同创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61