[发明专利]一种双基地合成孔径雷达数值距离多普勒成像方法

摘要

本发明公开了一种双基地合成孔径雷达数值距离多普勒成像方法，包括以下步骤S1、数据预处理；S2、对回波数据进行距离压缩；S3、采用数值法计算距离徙动校正函数，并利用距离徙动校正函数对回波数据进行距离徙动校正；S4、生成二次距离压缩函数并对距离徙动校正后的回波数据进行二次距离压缩；S5、计算每个距离门所对应的参考目标点位置；S6、利用参考目标点位置构造方位压缩函数，并进行方位压缩，得到成像结果。本发明的优点在于采用数值法得到精确的距离徙动函数，然后用精确的距离徙动函数对回波数据进行距离徙动校正；同时对回波数据进行一定程度的运动补偿；实现了双基地SAR下RD成像方法的精确距离徙动校正。

主权项

一种双基地合成孔径雷达数值距离多普勒成像方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、数据预处理，计算双基地合成孔径雷达回波数据；具体实现方法为：令场景中心点被波束中心照射时刻，发射平台固定，发射平台位置记为(xT,yT,zT)，其中，xT、yT和hT分别为发射站的x轴、y轴和z轴坐标；接收站位置记为(0,0,hR)，其中，0、0和hR分别为接收站的x轴、y轴和z轴坐标；接收站与发射站速度记为v，并沿y轴运动；由此，建立了以接收站正下方为原点、高度为z轴、速度方向为y轴的三维坐标系；将方位时间向量记为：其中，PRI为脉冲重复间隔，Na为目标回波方位点数；双基距离历史和为Rb(t；x,y)＝RT(t；x,y)+RR(t；x,y)，其中t为方位时间，RT(t；x,y)和RR(t；x,y)分别为发射站和接收站的距离历史：RT(t;x,y)=(x-xT)2+(y+vt-yT)2+hT2---(1)]]>RR(t;x,y)=(x-xR)2+(y+vt-yR)2+hR2---(2)]]>从而得到回波数据的表达式为：sr(t,τ;x,y)=A0ωr(τ-Rb(t;x,y)c)ωa(t-t0Ta)exp[-j2πfcRb(t;x,y)c]×exp[jπKr(τ-Rb(t;x,y)c)2]---(3)]]>其中，A0是散射系数的幅度，ωr(·)为距离向包络，ωa(·)方位向包络，τ是快时间变量，t是方位向时间变量，fc是载波频率，c是光速，Kr是距离向调频率，Ta是合成孔径时间，t0是目标点(x,y)的波束中心穿越时刻；S2、对回波数据进行距离压缩；具体实现方法为：利用发射的Chirp信号作为参考函数对回波数据进行距离压缩，Chirp信号的表达式为：S(τ)＝A0wr(τ)exp(jπKrτ2)   (4)其中，ωa(·)为距离向包络，τ是快时间，Kr是距离向调频率；取其反向共轭，得到表达式为：S*(‑τ)＝A0wr(‑τ)exp(‑jπKr(‑τ)2)   (5)将步骤S1得到的回波数据的距离向数据与式(5)分别进行FFT后，在频域上相乘，然后进行IFFT就可以得到距离压缩后的回波数据；S3、采用数值法计算距离徙动校正函数，并利用距离徙动校正函数对回波数据进行距离徙动校正；具体实现方法为：根据双基地SAR的构型，得到双基距离和公式为：Rb(ta)=[xR(ta)-xdc]2+[yR(ta)-ydc]2+(hR-hdc)2+[xT(ta)-xdc]2+[yT(ta)-ydc]2+(hT-hdc)2---(6)]]>其中，(xdc,ydc,hdc)为目标点位置；多普勒频率公式为fd(ta)=vT·[ydc-yT(ta)]λ[xdc-xT(ta)]2+[ydc-yT(ta)]2+[hdc-hT(ta)]2+vR·[ydc-yR(ta)]λ[xdc-xR(ta)]2+[ydc-yR(ta)]2+[hdc-hR(ta)]2---(7)]]>其中，(xdc,ydc,hdc)为目标点位置，vR、vT分别为接收机和发射机的飞行速度，TS为合成孔径时间；由于双根式的影响，无法推导出Rb和fd的准确关系函数；因此，通过数值方法进行计算，所述的数值方法包括以下子步骤：S31、取方位向时间ta的离散点，其中S32、计算每个合成孔径时间内的双基距离和Rbi(ta)，并用样条插值把双基距离和曲线插值成倍，其中vR为接受机运动速度、Fdr为方位向调频斜率；同理，对多普勒频率函数也做相同的插值；从而，利用关系得到的数值对应矩阵；S33、因为距离多普勒域下，方位向频率为其中，Na为方位向采样点数，利用S32中得到的数值对应矩阵，取其中离每个方位向频率最近的多普勒频率所对应的双基距离和作为该方位向频率下的距离徙动量，从而得到距离徙动校正函数；S34、将距离压缩后的回波数据变换到距离多普勒域，利用S33中得到的距离徙动校正函数，对回波数据进行距离徙动校正；S4、生成二次距离压缩函数并对距离徙动校正后的回波数据进行二次距离压缩；S5、计算每个距离门所对应的参考目标点位置；S6、利用参考目标点位置构造方位压缩函数，并进行方位压缩，得到成像结果。