[发明专利]合成孔径激光成像雷达交叉聚焦成像方法

摘要

一种合成孔径激光成像雷达交叉聚焦成像方法，基本思想在于将复数化后的合成孔径激光成像雷达目标回波信号首先进行方位向二次项相位补偿，然后进行二维快速傅里叶变换同时实现雷达目标距离向、方位向聚焦，从而获得目标成像输出。本发明实现了雷达目标回波信号的一步聚焦成像，与传统的合成孔径激光成像雷达首先进行距离向聚焦然后进行方位向聚焦的两步聚焦成像方法相比，简便易行，节省时间。

主权项

1.一种合成孔径激光成像雷达交叉聚焦成像方法，其特征在于，包括如下步骤：①合成孔径激光成像雷达发射系统发射线性调频的啁啾脉冲激光信号，照射到目标后被目标反射，反射光波经过合成孔径激光成像雷达接收系统进行光电外差接收、数字化处理后的目标回波信号为：I(tf,nΔtsv)=ΣkAkcos[2πf·tf2Δzkc+πλr(yk-nΔtsv)2]---(1)]]>式中，k为雷达目标面上每个点的序号，A_k为与目标面上每个点反射率有关的系数，为雷达发射激光频率啁啾速率，t_f为距离向快时间，Δz_k＝z_k-z_l，z_k为目标面上第k个点目标与雷达的距离，z_l为距离向引入的本振长度，c为光速，λ为雷达发射激光波长，r为雷达光学足趾等效曲率半径，y_k为目标面上第k个点的方位向坐标，nΔt_sv为方位向空间坐标，n为雷达方位向步进步数，Δt_s为雷达步进一步所用的时间，v为雷达步进速度。②将所述的目标回波信号利用Hilbert变换进行复数化：对所述的目标回波信号按下列（2）式进行Hilbert变换，实现所述的目标回波信号的复数化：I′(tf,nΔtsv)=ΣkAkcos[2πf·tf2Δzkc+πλr(yk-nΔtsv)2]+]]>jΣkAksin[2πf·tf2Δzkc+πλr(yk-nΔtsv)2]---(2)]]>=ΣkAkexp[j2πf·tf2Δzkc+jπλr(yk-nΔtsv)2]]]>式中，目标回波信号距离向相位因子为：目标回波信号方位向相位因子为：目标回波信号方位向等效焦距为：f_eq＝-r，③对复数化后的目标回波信号方位向进行二次项相位补偿：二次项相位补偿因子为：Ic(nΔtsv)=exp[-jπλr(nΔtsv)2]---(3)]]>将所述的复数化后的目标回波信号与二次项相位补偿因子按下列（4）式相乘，实现所述的目标回波信号方位向二次项相位因子补偿，略去无关相位因子得方位向二次项相位因子补偿后的目标回波信号为：Ia(tf,nΔtsv)=I′(tf,nΔtsv)×Ic(nΔtsv)]]>=ΣkAkexp(j2πf·tf2Δzkc-j2πλryknΔtsv)---(4)]]>④对所述的方位向二次项相位补偿后的目标回波信号进行二维快速傅里叶变换，同时实现目标距离向聚焦、方位向聚焦：将所述的方位向二次项相位补偿后的目标回波信号按下列（5）式进行二维傅里叶变换得到目标图像信号：Ii(ϵ,η)=∫∫ΣkAkexp(j2πf·tf2Δzkc-j2πλryknΔtsv)exp(-j2πtfϵ)×exp(-j2πnΔtsvη)rect(tfTs)rect(nΔtsvBs)dtfdnΔtsv---(5)]]>=ΣkAksinc(Tsϵ)*δ(ϵ-2f·Δzkc)×sinc(Bsη)*δ(η+ykλr)]]>式中，为距离向傅里叶变换积分窗函数，T_s为目标回波信号距离向时间采样宽度，为方位向傅里叶变换积分窗函数，B_s为雷达光学足趾方位向宽度，exp(-j2πt_fε)为距离向傅里叶变换因子，ε为距离向傅里叶变换频谱，exp(-j2πnΔt_svη)为方位向傅里叶变换因子，η为方位向傅里叶变换频谱，⑤将所述的二维快速傅里叶变换后的信号进行成像输出，实现合成孔径激光成像雷达探测目标成像。