阵列天线sar极坐标交叠子孔径成像方法
【专利摘要】本发明针对由阵列天线构成的二维SAR成像系统提出了阵列天线SAR极坐标交叠子孔径的成像方法。该方法适用于发射信号为Chirp信号或SFCW信号的阵列天线雷达系统。该方法在完成距离向频域匹配滤波后，进行Polar?Formatting变换将观测场景目标表征在极坐标系下，通过距离向傅里叶变换完成距离向成像，然后方位向通过交叠子孔径处理完成高精度波前弯曲补偿和方位向成像处理，进而得到高精度二维图像。
【专利说明】阵列天线SAR极坐标交叠子孔径成像方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及雷达成像和信号处理【技术领域】，特别是一种阵列天线SAR极坐标交叠子孔径成像方法。
【背景技术】
[0002]常规SAR成像系统中，要实现方位向高分辨率需要提高系统PRF，但是PRF的提高给系统实现带来很大挑战。阵列SAR成像系统借助于物理阵列实现阵元间收发快速切换代替平台运动形成合成孔径能够降低系统PRF要求。阵列SAR成像系统在动目标检测和高分辨率成像系统中有着非常广阔的应用前景。目前阵列天线SAR成像系统成像方法主要包括ω-k算法、后向投影算法等，在实现本发明过程中， 申请人:发现上述的阵列SAR成像方法均存在计算量大和成像速度慢的缺陷。极坐标成像算法也适用于阵列SAR成像系统，
[0003]但是， 申请人:发现上述的阵列SAR极坐标成像方法对距离历程进行夫琅和费近似，不能补偿波前弯曲误差，成像精度受波前弯曲影响较大，特别是成像场景较大，测绘距离较近的情况下，波前弯曲影响更明显。
【发明内容】
[0004](一 )要解决的技术问题
[0005]为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种阵列天线SAR极坐标交叠子孔径成像方法，既能保留极坐标算法成像速度快的优点，又能补偿波前弯曲误差对成像精度的影响，实现高精度成像处理。
[0006]( 二 )技术方案
[0007]根据本发明的一个方面，提供了一种阵列天线SAR极坐标交叠子孔径成像方法。该方法包括:步骤A，当发射信号为Chirp信号时，对获取的距离空域、方位空域二维回波信号沿距离向进行FFT变换和距离向频域匹配滤波，然后对距离历程进行菲涅尔近似得到距离向频域、方位向空域信号S(xm，fk)，其中xm为方位向采样位置，fk为雷达信号频率
【权利要求】
1.一种阵列天线SAR极坐标交叠子孔径的成像方法，其特征在于，针对发射信号为Chirp信号的情况，包括: 步骤A:对获取的距离空域、方位空域二维回波信号沿距离向进行FFT变换和距离向频域匹配滤波，然后对距离历程进行菲涅尔近似得到距离向频域、方位向空域信号S(xm，fk),其中Xm为方位向米样位置，fk为雷达?目号频率，其中A E卜| + /?:? +/e]，f。为载频，fs为采样率，其中fs = (1.1~1.3)B, B为信号带宽； 步骤B:对距离历程菲涅尔近似后的距离向频域、方位向空域二维信号，通过插值方式沿方位向进行Polar Formatting处理； 步骤C:对Polar Formatting处理后的信号沿距离向进行FFT变换,完成距离向成像处理；以及 步骤D:对完成距离向成像处理的信号沿方位向进行交叠子孔径划分，然后完成波前弯曲补偿和方位向成像处理，进而得到成像后的二维极坐标图像。
2.—种阵列天线SAR极坐标交叠子孔径的成像方法，其特征在于，针对发射信号为SFCW信号的情况，包括: 步骤A':对获取的距离频域、方位空域二维回波信号进行距离历程菲涅尔近似处理，得到距离向频域、方位向空域信号S(xm，fk)，其中Xm为方位向采样位置，fk为雷达信号频率，其中.//: e [―— + fc, — + fc]，fc为载频，B为/[目号带宽； 步骤B:对距离历程菲涅尔近似后的距离向频域、方位向空域二维信号，通过插值方式沿方位向进行Polar Formatting处理； 步骤C:对Polar Formatting处理后的信号沿距离向进行FFT变换,完成距离向成像处理；以及 步骤D:对完成距离向成像处理的信号沿方位向进行交叠子孔径划分，然后完成波前弯曲补偿和方位向成像处理，进而得到成像后的二维极坐标图像。
3.根据权利要求1或2所述的成像方法，其特征在于，所述步骤A或步骤A'中，观测区域场景目标P，其直角坐标为(PSine，P COS Θ)，对发射信号为Chirp信号的回波信号完成距离向频域匹配滤波后或发射信号为SFCW信号的回波信号，进行距离历程菲涅尔近似后的距离频域、方位空域信号表示为:jW-1 Λ-^-ιAtt fk /-1 )、Xm, fk)— ΣΣ- ? exp{-j~-— sj(xm - ρsin θ)2 + (pcosd)2}
m=0 k=0C
, Anfk,.? Xmcos20., ~ > > σ-exp{-j~— (p-X识sinΘ + ---)) m=0 k=0C2/7 其中，M为方位向采样点数，K为距离向采样点数，P和Θ为目标在极坐标系下的坐标；观测区域场景目标P的雷达散射图像由回波信号成像处理获得，具体表示方式为: 。=ΣΣ,取』)X exP^ Sin β + xic0s^))。 m=0 k=0C2/7
4.根据权利要求3所述的成像方法，其特征在于，所述步骤B中，根据关系JkXm=fcXm通过插值方式沿方位向进行Polar Formatting处理,得到:
5.根据权利要求4所述的成像方法，其特征在于，所述步骤B中，插值处理通过三次样条函数或sine函数实现。
6.根据权利要求4所述的成像方法,其特征在于,所述步骤C中,对PolarFormatting处理后的信号沿距离向进行FFT变换，完成距离向成像处理后的信号为:v
7.根据权利要求6所述的成像方法，其特征在于，所述步骤D包括: 子步骤Dl:交叠子孔径划分，步骤C中距离向成像后的信号D(x' m，α)在方位向的米样间隔为Λ χ'，方位向总共有M个米样点，方位向米样位置表不为Xm = m.Ax ,其中weI]，将方位向合成孔径划分为I个子孔径，每个子孔径包含N个采样点，相邻子孔径间包含(N-d)个重叠采样点，交叠子孔径划分后，方位向采样点表示为._ /.7 、Λ.其中丨
【文档编号】G01S13/90GK103630905SQ201310384670
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年8月29日 优先权日:2013年8月29日
【发明者】王彦平, 彭学明, 洪文, 吴一戎, 谭维贤 申请人:中国科学院电子学研究所