[发明专利]基于球体模型的俯冲段FENLCS大斜视高分辨成像方法及系统

说明书

本发明公开了基于球体模型的俯冲段FENLCS大斜视高分辨成像方法及系统。本发明涉及的基于球体模型的俯冲段FENLCS大斜视高分辨成像方法包括：S11.构建机动平台俯冲段SAR成像的几何构型，并分析所述几何构型的回波特性、空间斜视角的空变特性；S12.对回波信号进行距离向处理；S13.构建等距球体解析模型，并利用方位空变的残留高阶RCMC方法提高所述距离向处理的精度；S14.基于构建的等距球体解析模型对方位空变的多普勒相位进行重新建模，利用FENLCS方法去除多普勒中心频率、实现多普勒调频率方位的均衡，再进行方位压缩，获得最终的聚焦图像。

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及基于球体模型的俯冲段FENLCS大斜视高分辨成像方法及系统。

背景技术

SAR凭借其全天时、全天候、高分辨率等成像优势，使得将其与导弹、无人机、直升机等高速机动平台相结合的机动平台SAR成像技术研究已成为当今研究热点。机动平台因飞行轨迹灵活多变，其SAR成像过程根据平台不同飞行状态一般可划分为直线匀速飞行和曲线加速俯冲两个阶段。机动平台在俯冲模式下，信号回波特性比一般平飞构型更复杂，传统的方位平移不变性不再成立。且俯冲构型下存在的三维速度及加速度导致了空间斜视角的二维空变，使得回波信号随距离、方位向的空变现象加剧，距离方位耦合严重。

大斜视SAR作为一种重要的成像模式，其为SAR成像提供了更多的机动性和灵活性。但由于机动平台俯冲段成像构型下存在三维速度和加速度，使得信号回波模型更复杂多变，加速度的存在使得距离徙动(range cell migration)系数和多普勒参数存在更为剧烈的二维空变现象，导致机动平台俯冲段下的大斜视高分辨率成像变得困难。

通过对机动平台俯冲段SAR成像系统模型的研究分析，俯冲段构型中的信号回波特性主要受三维速度和加速度的影响。空间斜视角在此条件下二维空变，给距离向RCM校正和方位向多普勒参数均衡处理带来了难题。并且，传统方法只对线性距离走动校正(linearrange walk correction,LRWC)后点目标空间变化关系解析式进行了一阶近似，处理精度达不到高分辨率成像的要求。因此，本发明提供了基于球体模型的俯冲段FENLCS大斜视高分辨成像方法及系统来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种基于球体模型的俯冲段FENLCS大斜视高分辨成像方法及系统，对机动平台俯冲段构型下的三维速度和加速度进行处理，并获得了精确走动校正后的点目标空间变化关系解析式，确保了机动平台俯冲段的高分辨率SAR成像。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

基于球体模型的俯冲段FENLCS大斜视高分辨成像方法，包括：

S1.构建机动平台俯冲段SAR成像的几何构型，并分析所述几何构型的回波特性、空间斜视角的空变特性；

S2.对回波信号进行距离向处理；

S3.构建等距球体解析模型，并利用方位空变的残留高阶RCMC方法提高所述距离向处理的精度；

S4.基于构建的等距球体解析模型对方位空变的多普勒相位进行重新建模，利用FENLCS方法去除多普勒中心频率、实现多普勒调频率方位的均衡，再进行方位压缩，获得最终的聚焦图像。

本发明构建了俯冲段斜距几何模型，描述了斜距受三维速度及加速度影响的现象，并分析了三维加速度对二维频谱的影响。为处理由三维速度与加速度带来的距离方位耦合问题，对回波信号进行了结合加速度补偿操作的距离去走动处理。基于距离预处理的结果，构建了一种等距球体解析模型，借此模型推导出了用于准确描述经距离处理后的同一距离单元上的点目标间的方位位置关系的解析式。此解析式在距离向残余高阶项处理中得到了应用，大大提升了距离处理精度，并在方位向处理中用于方位多普勒参数的均衡处理，即实现了多普勒中心的去除以及调频率及高次项的均衡处理，最后实现了方位聚焦。