[发明专利]一种大前斜视合成孔径雷达成像方法

权利要求书

1.一种大前斜视合成孔径雷达成像方法，雷达以速度v沿YOZ平面直线AB飞行，雷达的波束中心照射地面点目标T，A点位于Z轴上，经过时间t后雷达位于B点，θ₀为雷达波束中心照射的斜视角；雷达与地面的高度为H₀，标记雷达位于A点时，雷达与点目标T的距离为R₀；标记雷达位于B点时，雷达与点目标T的距离其特征在于，该方法具体包括以下几个步骤：

步骤一、对SAR原始回波数据s₀(τ,t)做距离向快速傅里叶变换FFT，将回波数据变换至距离频域-方位时域内进行距离压缩，将变换后的数据与距离压缩因子H₁(f_τ,t)相乘，得到距离压缩后的数据S₂(f_τ,t)，其中，τ为距离时间，t为方位时间，f_τ表示距离频率；

其中，距离压缩因子H₁(f_τ,t)为：K_r表示发射信号的调频率；

仅考虑包络和信息的SAR原始回波数据s₀(τ,t)表示为：

其中，ω_r(.)为距离包络，c为光速，ω_a(t)为方位包络，指数exp表示数据的相位，第一个指数项为方位相位，第二个指数项是距离相位，λ表示雷达波长；

对原始回波数据s₀(τ,t)做距离向FFT，得到变换后的数据S₁(f_τ,t)：

其中，表示发射信号的载频；

距离压缩后的数据S₂(f_τ,t)表示为：

步骤二、将距离压缩后的数据S₂(f_τ,t)与走动较正因子H₂(f_τ,t)相乘，得到走动较正后的数据S₃(f_τ,t)；

其中，走动校正因子H₂(f_τ,t)为：f_τ表示距离频率；f₀表示发射信号的载频，θ₀为雷达波束中心照射的斜视角，c为光速；

走动校正后的数据S₃(f_τ,t)：

步骤三、对走动校正后的数据S₃(f_τ,t)进行方位向FFT，得到S₄(f_τ,f_a)，将数据变换至距离频域-方位频域内进行弯曲校正，将变换后的数据与弯曲校正因子H₃(f_τ,f_a)相乘，得到弯曲校正后的数据S₅(f_τ,f_a)，其中，f_a为方位频率；

其中，弯曲校正因子H₃(f_τ,f_a)为：

f_α表示方位频率；

数据S₄(f_τ,f_a)的相位为Φ₄(f_τ,f_a)：

将Φ₄(f_τ,f_a)中的根式对距离频率f_τ进行一阶泰勒展开，有：

其中，

将此一阶泰勒展开式带入S₄(f_τ,f_a)＝exp{jΦ₄(f_τ,f_a)}，然后与弯曲校正因子H₃(f_τ,f_a)相乘，忽略方位频率无关项和方位频率线性项，得到弯曲校正后的数据S₅(f_τ,f_a)；

步骤四、对弯曲校正后的数据S₅(f_τ,f_a)进行距离向快速傅里叶逆变换IFFT，将数据变换至距离时域-方位频域内进行高次相位补偿，将变换后的数据与高次相位补偿因子H₄(τ,f_a)相乘，得到高次相位补偿后的数据S₇(τ,f_a)；

其中，高次相位补偿因子H₄(τ,f_a)为：

弯曲校正后的数据S₅(f_τ,f_a)为：S₅(f_τ,f_a)＝exp{jΦ₅(f_τ,f_a)}，其相位Φ₅(f_τ,f_a)为：

Φ₅(f_τ,f_a)＝-4πR₀Qcosθ₀；

将相位Φ₅(f_τ,f_a)中的根式Q对方位频率f_a进行五阶泰勒展开，有：

对数据S₅(f_τ,f_a)进行距离向快速傅里叶逆变换IFFT，得到变换后的数据S₆(τ,f_a)，再与高次相位补偿因子相乘，得到高次相位补偿后的数据S₇(τ,f_a)：

步骤五、对高次相位补偿后的数据S₇(τ,f_a)进行方位向IFFT，将数据变换至距离时域-方位时域内进行方位补偿，将变换后的数据与方位补偿因子H₅(τ,t)相乘，完成方位补偿；

最后，对方位补偿后的数据进行方位向FFT，得到最终的SAR图像

其中，方位补偿因子为H₅(τ,t)：

忽略S₇(τ,f_a)中方位频率无关项和方位频率线性项，再进行方位向IFFT，得到变换后的数据S₈(τ,t)，为S₈(τ,t)＝exp{jΦ₈(τ,t)}，其相位为：

Φ₈(τ,t)＝-jπK_a(t_c)t²

其中，t_c表示点目标穿越方位向波束中心的时刻；

将数据S₈(τ,t)与方位补偿因子相乘，得到方位补偿后的数据S₉(τ,t)，最后对数据S₉(τ,t)进行方位向FFT，得到最终的SAR图像。