一种高低轨双基地合成孔径雷达频域快速成像方法技术

本发明专利技术公开一种高低轨双基地合成孔径雷达频域快速成像方法，应用于雷达技术领域，针对高低轨双基地SAR频域成像方法受限于精确频谱未知和现有双基地SAR时域成像方法运算量大，从而无法实现精确聚焦的问题；本发明专利技术通过构建基于“非停走停”假设的高精度高低轨双基地SAR距离模型，利用方位重采样技术将该距离模型转换为有利于求解二维频谱的简易形式，提出了高低轨双基地SAR的方位预滤波处理方法，解决了低轨SAR滑动聚束模式中方位质心空变导致的方位频谱混叠，最终通过改进的ω

【技术实现步骤摘要】
一种高低轨双基地合成孔径雷达频域快速成像方法


[0001]本专利技术属于雷达
，特别涉及一种合成孔径雷达成像技术。

技术介绍

[0002]合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)能够实现全天时、全天候的成像观测能力，在地形测绘、资源勘测、洋流及水文观测、灾害监测、植被分析、军事侦察等领域发挥着愈来愈重要的作用。双基SAR相对于单基SAR而言，因其收发分置的构型特点，具有强隐蔽性、抗干扰强、生存能力高等优势，能够实现接收站的轻量化、小型化、低成本和多样化，并且具备前视、侧视、后视全方位成像能力。
[0003]高低轨构型的双基地SAR，在具备常规双基SAR优势的基础上，充分发挥了收发双站作用距离远的特性，具有波束覆盖范围广、重访周期短的优点，可以满足长期大范围观测的应用场景需求。在近年，这种特殊构型的双基SAR受到国内外各高校及科研单位的重视和研究。
[0004]目前高低轨双基SAR的研究主要针对最佳分辨性能的轨道设计，如文献“F Y.Wang,Z.Lu,Z.Suo,Y.Zhu,Z.Li,and Q.Zhang,
‘
Optimal configuration of spaceborne bistatic SAR with GEO transmitter and LEO receiver,
’
IET Radar,Sonar Navigat.,vol.13,no.2,pp.229
–
235,Feb.2019”，针对高低轨双基SAR复杂的双基构型以及差异的轨道特性，推导了成像性能评估参数，并构建了多元目标函数，通过基于模拟退火算法的优化方法设计出了最优高低轨双基构型。文献“G.Krieger and A.Moreira,“Spaceborne bi
‑
and multistatic SAR:Potential and challenges,”IEEE Proc.Radar,Sonar Navigat.,vol.153,no.3,pp.184
–
198,2006.”分析了星载双多基SAR的成像性能，阐述了星载双多基SAR的不同应用，以及探讨了星载双多基SAR存在的问题。
[0005]目前针对高低轨双基SAR的成像方法研究主要为时域成像方法，因其不受双基SAR构型的影响，文献：Y.Wang,Y.Liu,Z.Li,Z.Suo,C.Fang,and J.Chen,“High
‑
resolution wide
‑
swath imaging of spaceborne multichannel bistatic SAR with inclined geosynchronous illuminator,”IEEE Geosci.Remote Sens.Lett.,vol.14,no.12,pp.2380
–
2384,Dec.2017，提出了非等效相位补偿的加权后向投影算法，通过将各接收通道的子图像加权求和得到最终图像，实现无方位模糊、无相位失真的图像聚焦。但是此方法的算法复杂度为N3(其中，N为数据方阵的大小)，高于频域成像方法的复杂度，不能实现快速成像。为了适应高低轨双基SAR高精度成像的应用需求，需要研究高低轨双基地SAR频域成像方法。
[0006]然而针对高低轨双基地SAR的频域成像算法研究，存在三个方面的问题：首先传统高低轨双基SAR平台的距离模型精度较差，在滑动聚束模式下，孔径时间较长，传统斜视距离模型无法满足高精度成像要求；滑动聚束模式会引起多普勒质心的空变，导致方位频谱展宽，从而引起方位模糊；对于高低轨移变模式下，由于接收机和发射机的速度大小和方向不同，导致相同双基斜距和的目标具有不同的距离单元徙动(RCM)和多普勒参数，因而高低
轨双基SAR回波具有二维空变性。

技术实现思路

[0007]为解决解决高低轨双基地SAR频域成像方法受限于精确频谱未知和现有双基地SAR时域成像方法运算量大，从而无法实现精确聚焦的问题，本专利技术提出一种高低轨双基地合成孔径雷达频域快速成像方法，能够有效实现滑动聚束模式下高低轨双基SAR高精度频域成像。
[0008]本专利技术采用的技术方案为：一种高低轨双基地合成孔径雷达频域快速成像方法，包括：
[0009]A1、基于圆轨假设，构建高、低轨距离历史的圆轨模型；
[0010]A2、引入“非停走停”时延误差，将圆轨模型进行转化；
[0011]A3、将转化后的圆轨模型等效为圆轨轨迹距离模型；
[0012]A4、根据步骤A3的圆轨轨迹距离模型，得到高低轨双基SAR回波模型；
[0013]A5、基于步骤A4的高低轨双基SAR回波模型，进行高低轨双基SAR成像。
[0014]步骤A3所述圆轨轨迹距离模型表达式为：
[0015][0016]其中，ω
e
、R
e
、θ
e
为等效参数，k
T4s
表示高低轨双基SAR的距离历史的四阶泰勒展开系数，
△
k
err
表示圆轨轨迹距离模型四阶项的误差项。
[0017]步骤A4所述高低轨双基SAR回波模型表达式为：
[0018][0019]其中，t
ac
表示目标点的方位中心照射时刻，w
r
(g)表示距离窗，w
a
(g)表示方位窗，k
r
表示距离向调频斜率，f0表示载频。
[0020]步骤A5的实现过程包括以下步骤：
[0021]A51、对高低轨双基SAR回波模型进行距离向傅里叶变换，得到S0(f
τ
,t)：
[0022][0023]其中，f
τ
表示距离向频率变量。
[0024]A52、根据高低轨双站位置信息与“非停走停”误差项
△
τ
d
，得到高低轨双基SAR的多普勒参数f
dc
：
[0025][0026]对S0(f
τ
,t)进行去质心处理，将原始方位频谱搬移到方位零频位置，得到S1(f
τ
,t)：
[0027]S1(f
τ
,t)＝S0(f
τ
,t)exp(
‑
j2πf
dc
t)；
[0028]A53、将S1(f
τ
,t)乘以去斜函数H1，得到S2(f
τ
,t)：
[0029]S2(f
τ
,t)＝S1(f
τ
,t)H1[0030]A54、将回波数据S2(f
τ
,t)按照v
e
t
′
进行方位向重采样，得到S2(f
τ
,t
′
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
A54、将回波数据S2(f
τ
,t)按照v
e
t
′
进行方位向重采样，得到S2(f
τ
,t
′
)：其中，v
e
为参考点位置的卫星运动速度，t
′
为新的方位时间变量，为等效距离模型；A55、将S2(f
τ
,t
′
)方位向傅里叶变换，并乘以补偿相位得到信号S3(f
τ
,t
′
)；A56、将S3(f
τ
,t
′
)方位向傅里叶变换，乘以卷积补偿相位得到信号S4(f
τ
,f
t
)；其中，f
t
表示方位向频率；A57、将S4(f
τ
,f
t
)乘以相位H2，得到信号S5(f
τ
,f
t
)；S5(f
τ
,f
t
)＝S4(f
τ
,f
t
)H2其中，A58、将
△
R
T0s
与
△
T1按照y与
△
R1进行泰勒展开，
△
R
T0s
＝p1y+q1△
R1，
△
T1＝p2y+q2△<...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙稚超，陈天夫，任航，安洪阳，武俊杰，黄钰林，杨建宇，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：