[发明专利]具有恒加速度的双基SAR的改进RD算法

说明书

本发明针对具有恒加速度的双基合成孔径雷达(Bistatic Synthetic Aperture Radar，BiSAR)实时成像的要求，提出了一种改进的RD算法。首先对斜距利用Chebyshev多项式展开为高阶幂级数形式，提高了斜距近似精度，再进行预处理，补偿了线性距离走动(Linear Range Cell Migration，LRCM)和多普勒线性相位，以便于利用级数反演法(Method of Series Reversion，MSR)得到回波信号的高阶近似二维频谱。在此基础上，将二维频谱相位中关于距离和方位的耦合项利用Chebyshev多项式近似为幂级数形式，通过距离和方位向相位补偿，最终实现聚焦成像。本发明能有效克服加速度带来的误差，并提高场景区域点目标的成像质量。

技术领域

本发明属于雷达信号处理领域，特别涉及合成孔径雷达成像技术中的具有恒加速度的双基SAR的改进RD算法。

背景技术

双基合成孔径雷达(Bistatic Synthetic Aperture Radar，BiSAR)作为一种遥感微波有源成像系统，具有全天时、全天候和高分辨率成像等工作特点。由于发射平台和接收平台分置工作，与单基SAR相比，在运用上有更大的灵活性，能够获取更丰富的信息，作用距离更远，基于这些优势，BiSAR在军事侦察、资源勘测等方面具有广阔的应用前景。机载BiSAR容易受大气湍流和外力等外界因素影响，其运动轨迹不再是标准成像模型中的匀速直线轨迹假设，其成像轨迹中必须考虑加速度，引入加速度必然会带来运动误差，因此，如何补偿加速度的运动误差和提高成像分辨率对于BiSAR成像算法的研究具有重要意义。

BiSAR收发平台分置的结构导致斜距函数不再是类似单基SAR的单个双曲线形式，而是两个双曲线之和，针对这一问题，一般对斜距函数展开为幂级数形式，如Li Dong等人对斜距函数采用Taylor级数展开，Ding Jinshan、王跃锟等人将斜距函数等效为单基SAR斜距，Robert Wang、O Loffeld、Y.L.Neo提出了Loffeld双基SAR斜距函数公式等处理方法。

由于雷达平台存在加速度，传统的双曲斜距模型不再成立，这给二维频谱解析式的求解带来了困难，依据驻留相位原理无法直接求得，需要借助级数反演法(Method ofSeries reversion，MSR)推导得出。频谱相位中存在距离和方位的耦合项，这个耦合项不能直接补偿，一般是通过Stolt插值处理来解除此耦合，但是这种做法的缺点是效率较低。

传统的RD算法中，忽视了线性距离走动(Linear Range Cell Migration，LRCM)和多普勒线性相位带来的影响。线性RCM中包含大部分的距离多普勒耦合，而多普勒频移是关于方位时间的线性相位，因此线性RCM和线性相位的存在不利于MSR的应用，应将它们去除进而提高二维频谱的运算效率。

基于上述存在的问题，克服该现有方法所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，针对恒加速度实时成像BiSAR系统的要求，提出了一种基于Chebyshev多项式近似斜距和相位的改进RD算法，有效对加速度带来的误差进行补偿，并提高点目标的聚焦性能和成像质量。

本发明的技术方案为：一种具有恒加速度的双基SAR的改进RD算法，具体包括如下步骤：

(1)考虑雷达载体恒加速度的影响，构造双基SAR的斜距函数表达式，建立双基SAR回波模型；

(2)对构造的斜距函数表达式，利用Chebyshev正交多项式近似为关于方位时间的四阶级数形式；

(3)在距离频域方位时域完成距离压缩，并对LRCM和多普勒线性相位进行有效校正和补偿；

(4)利用MSR得到双基SAR回波信号的二维频谱解析式；