【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及合成孔径雷达领域，尤其是涉及一种面向双层媒介的笛卡尔冰雷达聚焦成像方法、设备及介质。
技术介绍
1、合成孔径雷达(sar)通过合成孔径来延长目标体照射时间，继而产生目标的相关信号，该信号能够被用于相干合成，产生高信噪比(snr)、高分辨率的结果。冰雷达作为一种合成孔径雷达，其航迹向聚焦技术早已被提出、开发和广泛应用于数据处理中，以提高对基底界面和内部冰层结果的探测精度。
2、聚焦合成孔径雷达技术可分为两大类：基于快速傅里叶变换(fft)的频率域算法和基于后向投影(bp)的时间域算法。最早提出的频率域算法是基于点目标的几何模型的匹配滤波技术，将由脉冲响应确定的参考相移函数与回波信号进行互相关。f-k聚焦算法则从波前理论出发，将信号反转至发射源。这两类典型的频率域算法皆基于快速傅立叶变换，具有较高的时间效率，然而，算法都是基于线性孔径推导出来的，无法灵活扩展到非线性轨迹、非均匀采样情况和任意图像网格等场景需求。此外，机载平台会受到风力波动等的影响，不稳定轨迹(即仰角变化、翻滚、俯仰等)在实际冰雷达勘测中很常见，如果直接应用这些基于fft的频域方法，最终会带来图像散焦问题。
3、针对以上问题，时间域的方位聚焦能够很好的适应扰动相关和地形敏感的冰雷达实际数据问题。作为一种经典的时间域算法，标准后向投影(bp)算法因其高精度而被广泛认可，但却以大量的计算负担作为代价，而这一缺点阻止其成为冰雷达聚焦的通用算法。因此，大量基于bp的快速衍生算法相继被发展和创新，比如基于子孔径成像快速算法和基于空间相关性的
4、因此，亟需设计一种高精度、高效率成像的快速冰雷达聚焦成像方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供了一种面向双层媒介的笛卡尔冰雷达聚焦成像方法、设备及介质，可实现高精度、高效率成像。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、根据本专利技术的第一方面，提供了一种面向双层媒介的笛卡尔冰雷达聚焦成像方法，所述方法包括：
4、步骤s1、将完整的合成孔径划分成若干个子孔径后，在笛卡尔坐标系下以设定的低采样率对目标区域的成像网格进行划分，并计算子孔径内雷达点和稀疏目标点之间的双程走时，利用标准后向投影算法重建低分辨率子图像；
5、步骤s2、对低分辨率子图像依次进行两次波谱压缩、补零操作以及与两次波谱压缩对应的两次反波谱压缩，生成子孔径高分辨率子图像；其中，采用基于双层媒介的波谱压缩器进行两次波谱压缩，用于消除波谱混叠；
6、步骤s3、对步骤s2中所有生成的子孔径高分辨率子图像进行相干叠加，最终形成全孔径高分辨率成像结果。
7、优选地，所述步骤s1中，使用斯涅尔折射定律计算子孔径内雷达点和稀疏目标点之间的双程走时。
8、优选地，所述步骤s1中利用标准后向投影算法重建低分辨率子图像，具体为：
9、考虑发射线性调频信号，对基带回波信号进行脉冲压缩，脉冲压缩后的基带回波信号，表达式为：
10、
11、式中：wa为水平方向包络；ta为水平方向雷达飞行时间的任意点位；fr为距离频率分量，br为信号带宽；rtd表示雷达点至待重建点的雷达波双程传播路径长；
12、将脉冲压缩后的基带回波信号作为后向投影算法的输入，输出子孔径生成的后向投影子图像f(x，y)，作为重建的低分辨率子图像，表达式为：
13、f(x，y)＝∫∫sbc(kr，ta)·exp(jkrrtd)dkrdta
14、优选地，所述雷达点至待重建点的雷达波双程传播路径长rtd的简化表达式为：
15、
16、式中：(xp，d)为点目标位置；(xr，h)为雷达位置；η为冰的相对介质系数。
17、优选地，所述步骤s2中基于双层媒介的波谱压缩器，包括依次设置的：
18、去中心化波谱压缩器，用于去除由载波频率引起的大尺度波谱展宽；
19、去斜率化波谱压缩器，用于去除由子孔径中心和目标点之间斜视角度引起的小尺度波谱倾斜展宽。
20、优选地，所述去中心化波谱压缩器的数学表达式为：
21、
22、其中，(xr(tc)，h(tc))为子孔径中心的雷达点位，(x，d)为待重建点的笛卡尔坐标系位置值，η是冰的相对介质系数，krc为信号中心波束。
23、优选地，所述去斜率化波谱压缩器的数学表达式为：
24、
25、其中，(xr(tc)，h(tc))为子孔径中心的雷达点位，(x，d)为待重建点的笛卡尔坐标系位置值，为成像范围内点目标的平均深度，η是冰的相对介质系数，ky为y方向的波束分量。
26、优选地，所述步骤s2中的补零操作，具体为：将成像点转换至频率域进行补零操作，将低分辨子图像生成高分辨子图像。
27、根据本专利技术的第二方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现任一项所述的方法。
28、根据本专利技术的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现任一项所述的方法。
29、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
30、1)本专利技术的时间域冰雷达快速成像方法考虑了双层媒介(空气/冰)的复杂传播特性，并基于此设计两步波谱压缩器，进行补零操作生成高分辨子图像；该方法避免了时间域的插值方式，即避免引入插值误差，同时通过压缩器对波谱进行压缩，能够实现以极低采样率进行无混叠的图像重建，大大提高了成像效率，这为后续冰雷达时间域的高精度、高效率成像提供了有利的技术支持。
31、2)本专利技术设计的基于双层媒介的波谱压缩器，包括依次设置的去中心化波谱压缩器和去斜率化波谱压缩器，分别用于去除由载波频率引起的大尺度波谱展宽，去除由子孔径中心和目标点之间斜视角度引起的小尺度波谱倾斜展宽，实现了以极低采样率进行无混叠的图像重建，大大提高了成像效率。
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1.一种面向双层媒介的笛卡尔冰雷达聚焦成像方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种面向双层媒介的笛卡尔冰雷达聚焦成像方法，其特征在于，所述步骤S1中，使用斯涅尔折射定律计算子孔径内雷达点和稀疏目标点之间的双程走时。
3.根据权利要求1所述的一种面向双层媒介的笛卡尔冰雷达聚焦成像方法，其特征在于，所述步骤S1中利用标准后向投影算法重建低分辨率子图像，具体为：
4.根据权利要求3所述的一种面向双层媒介的笛卡尔冰雷达聚焦成像方法，其特征在于，所述雷达点至待重建点的雷达波双程传播路径长Rtd的简化表达式为：
5.根据权利要求1所述的一种面向双层媒介的笛卡尔冰雷达聚焦成像方法，其特征在于，所述步骤S2中基于双层媒介的波谱压缩器，包括依次设置的：
6.根据权利要求5所述的一种面向双层媒介的笛卡尔冰雷达聚焦成像方法，其特征在于，所述去中心化波谱压缩器的数学表达式为：
7.根据权利要求5所述的一种面向双层媒介的笛卡尔冰雷达聚焦成像方法，其特征在于，所述去斜率化波谱压缩器的数学表达式为：
8.
9.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1～8任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1～8中任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种面向双层媒介的笛卡尔冰雷达聚焦成像方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种面向双层媒介的笛卡尔冰雷达聚焦成像方法，其特征在于，所述步骤s1中，使用斯涅尔折射定律计算子孔径内雷达点和稀疏目标点之间的双程走时。
3.根据权利要求1所述的一种面向双层媒介的笛卡尔冰雷达聚焦成像方法，其特征在于，所述步骤s1中利用标准后向投影算法重建低分辨率子图像，具体为：
4.根据权利要求3所述的一种面向双层媒介的笛卡尔冰雷达聚焦成像方法，其特征在于，所述雷达点至待重建点的雷达波双程传播路径长rtd的简化表达式为：
5.根据权利要求1所述的一种面向双层媒介的笛卡尔冰雷达聚焦成像方法，其特征在于，所述步骤s2中基于双层媒介的波谱压缩器，包括依次设置的：
6.根据权利要...
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