[发明专利]阵列天线SAR极坐标交叠子孔径成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达成像和信号处理技术领域，特别是一种阵列天线SAR极坐标交叠子孔径成像方法。

背景技术

常规SAR成像系统中，要实现方位向高分辨率需要提高系统PRF，但是PRF的提高给系统实现带来很大挑战。阵列SAR成像系统借助于物理阵列实现阵元间收发快速切换代替平台运动形成合成孔径能够降低系统PRF要求。阵列SAR成像系统在动目标检测和高分辨率成像系统中有着非常广阔的应用前景。目前阵列天线SAR成像系统成像方法主要包括ω-k算法、后向投影算法等，在实现本发明过程中，申请人发现上述的阵列SAR成像方法均存在计算量大和成像速度慢的缺陷。极坐标成像算法也适用于阵列SAR成像系统，

但是，申请人发现上述的阵列SAR极坐标成像方法对距离历程进行夫琅和费近似，不能补偿波前弯曲误差，成像精度受波前弯曲影响较大，特别是成像场景较大，测绘距离较近的情况下，波前弯曲影响更明显。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种阵列天线SAR极坐标交叠子孔径成像方法，既能保留极坐标算法成像速度快的优点，又能补偿波前弯曲误差对成像精度的影响，实现高精度成像处理。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种阵列天线SAR极坐标交叠子孔径成像方法。该方法包括：步骤A，当发射信号为Chirp信号时，对获取的距离空域、方位空域二维回波信号沿距离向进行FFT变换和距离向频域匹配滤波，然后对距离历程进行菲涅尔近似得到距离向频域、方位向空域信号S(x_m，f_k)，其中x_m为方位向采样位置，f_k为雷达信号频率f_c为载频，f_s为采样率(f_s＝(1.1～1.3)B，B为信号带宽)；步骤B，对距离历程菲涅尔近似后的距离向频域、方位向空域二维信号，通过插值方式沿方位向进行Polar Formatting处理；步骤C，对Polar Formatting处理后的信号沿距离向进行FFT变换，完成距离向成像处理；以及步骤D，对完成距离向成像处理的信号沿方位向进行交叠子孔径划分，然后完成波前弯曲补偿和方位向成像处理，进而得到成像后的二维极坐标图像。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种阵列天线SAR极坐标交叠子孔径成像方法。该方法包括：步骤A′，当发射信号为SFCW信号时，对获取的距离频域、方位空域二维回波信号进行距离历程菲涅尔近似处理，得到距离向频域、方位向空域信号S(x_m，f_k)，其中x_m为方位向采样位置，f_k为雷达信号频率f_c为载频，B为信号带宽；步骤B，对距离历程菲涅尔近似后的距离向频域、方位向空域二维信号，通过插值方式沿方位向进行Polar Formatting处理；步骤C，对Polar Formatting处理后的信号沿距离向进行FFT变换，完成距离向成像处理；以及步骤D，对完成距离向成像处理的信号沿方位向进行交叠子孔径划分，然后完成波前弯曲补偿和方位向成像处理，进而得到成像后的二维极坐标图像。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明阵列天线SAR极坐标交叠子孔径成像方法具有以下有益效果：

(1)该成像方法是以极坐标成像算法为基础，能够保留极坐标算法内存占用低、计算量小的优点；

(2)该成像方法对距离历程进行菲涅尔近似后将方位向合成孔径划分为若干交叠子孔径，估计波前弯曲误差相位并进行波前弯曲补偿，能够实现高精度成像处理。

附图说明

图1为阵列天线成像系统成像几何描述；

图2为验证试验数据获取场景；

图3为验证试验观测区域场景目标；

图4为本发明实施例阵列天线SAR极坐标交叠子孔径成像方法的流程图；

图5为图4所示阵列天线SAR极坐标交叠子孔径成像方法中子步骤D1中交叠子孔径划分结果的示意图；

图6A为采用现有技术极坐标成像处理得到的整个成像区域场景的图像(未校正波前弯曲误差)；

图6B为图6A所示成像区域中局部区域的放大成像结果；

图7A为采用本实施例极坐标交叠子孔径成像处理得到的整个成像区域场景的图像(校正波前弯曲误差)；

图7B为图7A中成像区域中局部区域的放大成像结果。