[发明专利]基于虚拟天线的前视阵列SAR高分辨成像方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于虚拟天线的前视阵列SAR高分辨成像方法，首先获取回波信号；根据雷达参数构造参考信号；参考信号与回波信号的共轭进行卷积，得到脉冲压缩之后的信号；然后根据脉冲压缩之后的信号检测出后向散射特性强的目标；构造虚拟天线，并构造出虚拟天线接收到的强后向散射点的信号；最后利用后向投影成像算法得到高分辨率图像；本发明提供的方法利用极少回波数据对强散射点进行高方位分辨率成像，且不受场景是否稀疏的限制；构造虚拟天线，并构造出虚拟天线应该接收到的强后向散射点的信号，与传统的成像方法相比，在前视SAR成像中，该方法能显著提高强散射点的方位向分辨率。

技术领域

本发明涉及雷达成像技术领域，特别是基于虚拟天线的前视阵列SAR高分辨成像方法。

背景技术

合成孔径雷达的成像处理方法是研究领域的重要问题之一，高精度合成孔径雷达图像对于提高SAR干涉相位提取精度、图像识别精度，以及扩展合成孔径雷达应用范围具有重要意义。为了克服后向投影算法运算量大的问题，满足实际合成孔径雷达数据处理的需要，目前一般可以采用FPGA或GPU等并行技术提高处理效率。在对实际合成孔径雷达数据进行成像时，需要处理的数据量很大，目前的FPGA和GPU平台的内存无法满足SAR实际成像处理应用的要求，影响了后向投影算法在实际中的应用。合成孔径雷达(SAR)可以对飞机飞行轨迹两侧成像，但是无法对飞行路线前方成像。前视合成孔径雷达发(FSAR)通过在飞机上放置天线阵列，通过阵列模拟SAR的工作模式，对飞机飞行路径的前方区域成像。由于阵列长度受到飞机尺寸的限制，导致通过原始回波成像结果在方位向具有很低的分辨率；目前提高前视SAR方位向分辨率的方法主要为基于压缩感知的成像算法。

传统SAR成像算法无法得到前视SAR的高分辨率图像，基于压缩感知的成像算法受限于场景必须满足稀疏的条件。

发明内容

本发明的目的之一是提出基于虚拟天线的前视阵列SAR高分辨成像方法；本发明的目的之二是提出基于虚拟天线的前视阵列SAR高分辨成像系统。该方法利用虚拟孔径来提高前视SAR的方位向分辨率。

本发明的目的之一是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供的基于虚拟天线的前视阵列SAR高分辨成像方法，包括以下步骤：

获取回波信号；

根据雷达参数构造参考信号；

参考信号与回波信号的共轭进行卷积，得到脉冲压缩之后的信号；

根据脉冲压缩之后的信号检测出后向散射特性强的目标；

构造虚拟天线，并构造出虚拟天线接收到的强后向散射点的信号；

利用后向投影成像算法得到高分辨率图像。

进一步，所述脉冲压缩信号是将回波信号变换到频域，再与参考信号的共轭变换到频域之后相乘来实现的，具体过程如下：

所述回波信号进行傅里叶变换得到回波频域信号：

其中，S_rif(f)表示回波频域信号；

所述参考信号取共轭之后进行傅里叶变换得到参考频域信号：

其中，S_rf0(f)表示参考频域信号；

将式回波频域号与参考频域信号相乘，即得到脉冲压缩频谱信号：

其中，S_cif(f)表示脉冲压缩频谱信号；

对脉冲压缩频谱信号进行逆傅里叶变换，得到脉冲压缩信号：