[发明专利]一种多子带并发的MIMO-SAR雷达成像方法

摘要

本发明公开了一种多子带并发的MIMO‑SAR雷达成像方法，其主要思路为：确定多子带并发的MIMO‑SAR雷达对地观测录取回波的几何模型，依次计算MIMO‑SAR雷达接收的第k个子带的基频信号和距离匹配滤波后MIMO‑SAR雷达接收的第k个子带的基频信号，并计算MIMO‑SAR雷达第k'个子带的有效频谱带宽，进而计算MIMO‑SAR雷达N个有效频谱带宽合成后的大带宽信号S，对S进行频谱幅度校正，得到频谱幅度校正后MIMO‑SAR雷达N个有效频谱带宽合成后的大带宽信号S'；对S'依次进行距离向IFFT和使用距离徙动算法进行成像，得到多子带并发的MIMO‑SAR雷达成像。

主权项

1.一种多子带并发的MIMO‑SAR雷达成像方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，确定多子带并发的MIMO‑SAR雷达对地观测录取回波的几何模型，在所述几何模型中，多子带并发的MIMO‑SAR雷达同时发射N个中心频率不同的子带线性调频脉冲信号，每个子带线性调频脉冲信号的带宽为B₀，每个子带线性调频脉冲信号的脉冲长度为T₀；多子带并发的MIMO‑SAR雷达包含N个子带，其中相邻子带间频率间隔为f_step，N为大于0的奇数；步骤2，初始化：k∈{1，2，...，N‑1}，k表示MIMO‑SAR雷达第k个子带；k′∈{1，2，...，N‑1}，k′表示第k′次 迭代，k′也表示MIMO‑SAR雷达第k′个子带，N表示MIMO‑SAR雷达包含的子带个数；步骤3，依次计算MIMO‑SAR雷达发射的第k个子带线性调频脉冲信号的中心频率f_c(k)和MIMO‑SAR雷达发射的第k个子带线性调频脉冲信号s_o(t，k)，然后根据MIMO‑SAR雷达发射的第k个子带线性调频脉冲信号的中心频率f_c(k)，计算得到MIMO‑SAR雷达第k个子带的相参本振信号s_ref，并根据MIMO‑SAR雷达发射的第k个子带线性调频脉冲信号s_o(t，k)，计算得到MIMO‑SAR雷达接收的第k个子带的基频信号其中，t表示方位采样时刻；步骤4，对MIMO‑SAR雷达接收的第k个子带的基频信号依次进行距离频域变换和距离匹配滤波，得到距离匹配滤波后MIMO‑SAR雷达接收的第k个子带的基频信号S₂(f_r，k)；f_r表示距离向频率；步骤5，分别将MIMO‑SAR雷达第k个子带的理想距离匹配滤波信号记为S_ref(f_r，k)，将MIMO‑SAR雷达第k个子带的实测内定标信号记为S_d(f_r，k)，然后计算得到MIMO‑SAR雷达第k个子带的脉压相位校正补偿因子φ(k)，进而计算得到MIMO‑SAR雷达第k个子带的距离脉压相位校正信号S₃(f_r，k)；其中，将所述MIMO‑SAR雷达第k个子带的理想距离匹配滤波信号记为S_ref(f_r，k)、MIMO‑SAR雷达第k个子带的脉压相位校正补偿因子φ(k)和所述MIMO‑SAR雷达第k个子带的距离脉压相位校正信号S₃(f_r，k)，其表达式分别为：φ(k)＝arg{FFT{S_ref(f_r，k)×[S_d(f_r，k)]^*}}S₃(f_r，k)＝S₂(f_r，k)×exp(φ(k))其中，f_r表示距离向频率，γ表示全带宽线性调频脉冲信号的距离调频率，所述全带宽线性调频脉冲信号为多子带并发的MIMO‑SAR雷达同时发射的N个中心频率不同的子带线性调频脉冲信号；[·]^*表示取共轭处理，FFT(·)表示快速傅立叶变换操作，arg(.)表示相位处理操作；步骤6，根据MIMO‑SAR雷达第k个子带的距离脉压相位校正信号S₃(f_r，k)，计算得到时间延迟校正后MIMO‑SAR雷达第k个子带的距离脉压相位校正信号s₄(f_r，k)，并将时间延迟校正后MIMO‑SAR雷达第k+1个子带的距离脉压相位校正信号记为s₄(f_r，k+1)，计算得到第k′次迭代后MIMO‑SAR雷达第k个子带和第k+1个子带之间的相位误差角度theta(k′+1)，进而得到第k′次迭代后MIMO‑SAR雷达第k个子带和第k+1个子带之间的相位误差补偿信号s₅(f_r，k′+1)；步骤7，对第k′次迭代后MIMO‑SAR雷达第k个子带和第k+1个子带之间的相位误差补偿信号s₅(f_r，k′+1)进行频谱搬移，即将所述相位误差补偿信号s₅(f_r，k′+1)从低频端搬移到高频端，得到第k′次迭代后MIMO‑SAR雷达第k个子带的频谱和第k+1个子带的频谱，所述第k个子带的频谱的带宽为B_p，所述第k+1个子带的频谱的带宽与所述第k个子带的频谱的带宽相等，且第k′次迭代后MIMO‑SAR雷达第k个子带和第k+1个子带之间不重叠的频谱带宽为f_step，第k′次迭代后MIMO‑SAR雷达第k个子带和第k+1个子带之间的重叠频谱带宽为(B_p‑f_step)，并将所述第k′次迭代后MIMO‑SAR雷达第k个子带和第k+1个子带之间不重叠的频谱带宽f_step，作为MIMO‑SAR雷达第k′个子带的有效频谱带宽；步骤8，分别令k和k′加1，重复步骤2到步骤7，直到得到MIMO‑SAR雷达第N‑1个子带的有效频谱带宽；MIMO‑SAR雷达第N个子带的有效频谱带宽为B_p；然后将此时得到的MIMO‑SAR雷达第1个子带的有效频谱带宽到MIMO‑SAR雷达第N‑1个子带的有效频谱带宽，以及MIMO‑SAR雷达第N个子带的有效频谱带宽进行合成，得到MIMO‑SAR雷达N个有效频谱带宽合成后的大带宽信号S；步骤9，对MIMO‑SAR雷达N个有效频谱带宽合成后的大带宽信号S进行频谱幅度校正，得到频谱幅度校正后MIMO‑SAR雷达N个有效频谱带宽合成后的大带宽信号S′；步骤10，对所述频谱幅度校正后MIMO‑SAR雷达N个有效频谱带宽合成后的大带宽信号S′进行距离向逆快速傅立叶变换，将所述频谱幅度校正后MIMO‑SAR雷达N个有效频谱带宽合成后的大带宽信号S′转换到距离时域，然后利用距离徙动算法进行成像，得到多子带并发的MIMO‑SAR雷达成像。