[发明专利]一种机动平台PFA波前弯曲精确补偿的二维空变滤波方法

说明书

本发明涉及一种机动平台PFA波前弯曲精确补偿的二维空变滤波方法，将三维加速度融入了PFA算法的成像流程，进行机动平台粗聚焦PFA成像，在此基础上，构建二维空变滤波器，利用分块方式对粗聚焦PFA成像进行二维空变滤波，以实现波前弯曲粗略校正，并通过几何形变校正得到精聚焦PFA图像，本发明的方法相比于现有技术，在良好聚焦效果的基础上保证图像没有几何形变，具有较高的成像性能。

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，具体涉及一种机动平台PFA波前弯曲精确补偿的二维空变滤波方法。

背景技术

在雷达信号处理技术领域中，PFA(Polar Format Algorithm)算法是一种聚束模式下特别有效的优秀成像算法，它采用极坐标格式存储数据，能够避免远离成像区域中心的散射点越距离单元走动的问题，因此其聚束模式下有效成像范围大于其他频域成像算法。然而随着成像场景的增大，PFA算法会面临由波前弯曲带来的散焦和几何形变问题。二维空变滤波是解决基本模式下直线轨迹平台PFA成像的有效手段，但针对机动平台，由于平台的曲线运动不规律且存在三维的加速度，因此原本针对基本模式PFA的二维空变滤波不再适用。

机动平台PFA成像的缺陷分为对聚焦效果的影响和对成像几何的影响两个部分。现有技术在平台机动轨迹运动时，仅能有效处理直线轨迹运动的PFA图像波前弯曲带来的散焦和几何形变问题；而现有机动平台PFA二维空变滤波方法均将斜距模型通过泰勒级数分解为高阶近似值，在曲线轨迹模式下精度不足。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种机动平台PFA波前弯曲精确补偿的二维空变滤波方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种机动平台PFA波前弯曲精确补偿的二维空变滤波方法，包括：

步骤1：获取目标回波信号，利用基于三维加速度的PFA算法对所述目标回波信号进行处理，得到经过距离向插值和方位向插值处理后的二维插值信号相位；

步骤2：根据所述二维插值信号相位，得到两维粗聚焦PFA图像，对所述两维粗聚焦PFA图像进行划分，得到若干子图像块；

步骤3：根据目标的真实差分距离得到目标的精确距离频域和方位时域信号相位，对所述精确距离频域和方位时域信号相位依次进行距离向插值和方位向插值处理，得到精确二维插值信号相位；

步骤4：根据所述二维插值信号相位和所述精确二维插值信号相位，构造得到每个所述子图像块对应的二维空变滤波器，利用所述二维空变滤波器对每个所述子图像块进行处理，得到对应的波前弯曲粗略校正子图像；

步骤5：对所述波前弯曲粗略校正子图像进行几何形变校正，将几何形变校正后的子图像合成得到精聚焦PFA图像。

在本发明的一个实施例中，所述步骤1包括：

步骤1.1：获取所述目标回波信号，对所述目标回波信号进行距离向的傅里叶变换，得到距离频域和方位时域信号；

步骤1.2：对所述距离频域和方位时域信号进行距离向脉冲压缩和相位补偿处理，得到脉压补偿信号，提取得到脉压补偿信号相位；

其中，所述脉压补偿信号表示为：

式中，B(f_r,t_a)表示脉压补偿信号，f_r表示距离频率，t_a表示方位时间，c表示光速，f_c表示载频，j表示复数形式中的虚数单位，k表示调频率，W_r(f_r)表示距离频域包络，w_a(t_a)表示方位时间包络，R(t_a)表示雷达到目标点的瞬时斜距，R_ref表示场景中心点斜距历程；