[发明专利]基于时频旋转后向投影算法的SAR成像方法

说明书

一种基于时频旋转后向投影算法的SAR成像方法，其方法步骤是：(1)接收一个合成孔径雷达SAR回波信号；(2)对合成孔径雷达SAR回波信号进行去斜处理；(3)对去斜后的两维时频域信号进行时频旋转；(4)对时频旋转后的两维时频域信号进行剩余相位补偿；(5)对剩余相位补偿后的两维时域信号进行距离脉压；(6)计算回波时延；(7)对距离维逆傅里叶变换后的两维时域信号进行后向投影成像。本发明通过对接收的合成孔径雷达SAR回波信号进行时频旋转，压缩了原始回波信号的方位采样间隔，有效减少了方位采样点数，降低了后向投影算法的复杂度，提高了成像效率。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，更进一步涉及雷达成像技术领域中的一种基于时频旋转的合成孔径雷达SAR(Synthetic Aperture Radar)后向投影BP(Back Projection)成像方法。本发明可用于在斜视平台上对存在地形起伏的场景进行高分辨合成孔径雷达SAR成像，能显著提高成像效率。

背景技术

合成孔径雷达SAR雷达成像理论和雷达成像技术在近几年来得到了很大发展，并得到了广泛的应用。后向投影BP(Back Projection)算法是一种合成孔径雷达成像方法，这类算法被广泛的运用于几乎所有SAR成像模型系统中。后向投影(Back Projection，BP)算法的实现原理是对每一个脉冲和每一个区域挨个进行成像处理。所以可以被运用于几乎所有成像模式，结构和地势中。由于该算法是对成像区域进行逐块匹配操作，方位采样点数量过多，这种操作带来的最大问题就是算法的计算量非常大。和频域的各类算法相比，后向投影(Back Projection，BP)算法的适应性和实用性较低。同时，现有的后向投影(BackProjection，BP)算法只针对理想光滑目标面进行成像，对地形起伏较大的目标场景成像精度差。

西安电子科技大学在其申请的专利文献“一种基于直角坐标系的后向投影成像方法”(申请号201510373899.6申请公布号CN105044720A)中公开了一种基于直角坐标系的后向投影SAR成像方法。该方法通过对距离脉压后的SAR信号进行方位向分块操作，并在直角坐标系中利用后向投影算法对方位分块后的每个子孔径信号进行SAR成像，得到所有子图像，并对所有子图像进行图像合成处理，得到最终的SAR图像。该方法相比于已有的后向投影成像算法，提升了运行效率，降低了计算成本。但是，该方法仍然存在的不足之处是，需要对每个子孔径信号进行SAR成像，将成像后的结果进行图像合成，与全孔径SAR成像技术相比，子孔径图像合成过程中会造成图像失真。

电子科技大学在其申请的专利文献“一种合成孔径雷达高效自聚焦后向投影BP方法”(申请号201410099386.6申请公布号CN103913741A)中公开了一种合成孔径雷达高效自聚焦后向投影BP方法。该方法通过利用匀速直线平台轨迹做场景内所有像素点的粗聚焦BP成像，然后在图像中选取一小块场景区域进行自聚焦BP处理以获取相位误差向量，基于此相位误差向量利用最优化方法求解出精确的天线相位中心(APC),最后利用精确的天线相位中心APC进行整个场景的精确BP合成孔径雷达成像。该方法相比于已有的后向投影SAR成像算法，能够大幅度提高成像速度和成像效率。但是，该方法仍然存在的不足之处是，没有考虑地形起伏对于SAR雷达获取回波信号所造成的影响，导致在实际应用过程中成像精度不高。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于时频旋转后向投影算法的SAR成像方法。本发明在进行合成孔径雷达SAR后项投影成像时，利用一种时频旋转方法，在考虑地形起伏的基础上，有效减小后项投影算法的计算量，降低计算复杂度，提高成像效率。