雙基地合成孔徑雷達時域快速成像方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙基地合成孔徑雷達時域快速成像方法，具體采用后向投影積分函數(shù)中的格林函數(shù)的低階近似，完成了子孔徑全視圖成像，通過迭代進行孔徑合成和視圖劃分，在每次迭代階段，利用上層階段的子孔徑圖像綜合為合成孔徑圖像，最終完成全孔徑成像，從而實現(xiàn)了雙基地SAR的精確聚焦，其點是采用從信號空間到圖像空間分塊迭代投影的方法在時域成像，通過借助格林函數(shù)的低階近似特性完成了子圖粗聚焦，通過迭代逐漸提高聚焦精度。
【專利說明】雙基地合成孔徑雷達時域快速成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于雷達【技術(shù)領(lǐng)域】,具體涉及合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像技術(shù)中的雙基地SAR的成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002]SAR是一種全天時、全天候的現(xiàn)代高分辨率微波遙感成像雷達，在軍事偵察、地形測繪、植被分析、海洋及水文觀測、環(huán)境及災(zāi)害監(jiān)視、資源勘探以及地殼微變檢測等領(lǐng)域，SAR發(fā)揮了越來越重要的作用。
[0003]雙基地SAR由于收發(fā)分置而有著很多突出的優(yōu)點，它能獲取目標的非后向散射信息，具有作用距離遠、隱蔽性和抗干擾性強等特點。另外，由于雙基地SAR接收機不含大功率器件，其功耗低、體積小、重量輕，便于多種類型的飛機攜帶，造價較低。總之，雙基地SAR作為一種空間對地觀測的新手段，在民用和軍用領(lǐng)域都有著廣闊的發(fā)展空間。
[0004]在雙基地模式下，由于收發(fā)分置，雙基斜距和具有以方位時間為變量的雙根式形式，而無法得到回波的精確的二維頻譜。因此，傳統(tǒng)的頻域成像算法，如距離多普勒、ChirpSealing和Omega-K等算法均不能直接應(yīng)用于雙基地SAR模式，因為它們均是基于精確二維頻譜形式的成像處理方法。
[0005]時域成像算法中，文獻:FastBackprojection Algorithm for Bistatic SARImaging,Yun Feng Shao, Robert Wang, Yun Kai Deng, Y.Liu, Runpu Chen, Gang Liu, OtmarLoffeld, IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 2013，10 (5): 1080-1084,提出用子視圖后向投影方法，用雙通道信號完成距離壓縮，子視圖數(shù)據(jù)作為合成波束完成精確成像，在合成波束時利用了斜距和的近似，在精確成像時補償了由斜距和近似導(dǎo)致的相位誤差，較單基合成孔徑雷達(SAR)后向投影算法中的子視圖方法，成像效果更加精確，但是此方法的算法復(fù)雜度為N2 5 (其中，N為數(shù)據(jù)方陣的大小)，大于頻域成像方法的復(fù)雜度，不能實現(xiàn)快速成像。
[0006]文獻 Efficient Time-Domain Image Formation with Precise TopographyAccommodation for General Bistatic SAR Configurations， Marc Rodriguez_CassolajPau Prats, Gerhard Kriegerj Alberto Moreiraj IEEE Transactions onAerospace and Electronic Systems，2011，47 (4): 2949-2966，米用快速因式分解式時域投影方法，隨著孔徑的合成與成像區(qū)域的分解，逐漸由粗成像完成精成像，此方法通過迭代執(zhí)行合成波束最終完成成像，實現(xiàn)了降低時域后向投影復(fù)雜度到N21g(N),然而該方法在合成波束過程中也采用斜距和近似的理論，并且沒有進行近似投影導(dǎo)致的相位誤差的補償，從而影響了成像的精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是針對【背景技術(shù)】存在的缺陷，研究設(shè)計一種雙基地SAR時域快速成像處理方法，解決雙基地SAR頻域成像方法受限于精確頻譜未知和現(xiàn)有雙基地SAR時域成像方法運算量大或聚焦精度差，從而無法實現(xiàn)雙基地SAR的精確聚焦的問題。
[0008]為了方便描述本發(fā)明的內(nèi)容，首先對以下術(shù)語進行解釋:
[0009]術(shù)語1:雙基地 SAR(BASR)
[0010]雙基地SAR是指系統(tǒng)發(fā)射站和接收站分置于不同平臺上的SAR系統(tǒng)，其中至少有一個平臺為運動平臺，在概念上屬于雙基地雷達。
[0011]本發(fā)明提供了一種雙基地合成孔徑雷達時域快速成像方法，具體包括如下步驟:
[0012]步驟一:成像系統(tǒng)參數(shù)初始化；
[0013]發(fā)射平臺零時刻位置記為(xT，yT, ζτ)，其中，χτ為χ方向(切航線方向)坐標，yT為y方向(沿航線方向)坐標，ζτ為發(fā)射站高度；接收站零時刻位置記為(? yE, zE),其中χκ為切航線方向坐標，yK為沿航線方向坐標，接收站高度。發(fā)射站速度記為V，并平行y軸運動，接收站速度記為V，并沿j軸運動，任意目標點坐標記為U，y)，其中，χ為目標切航線方向坐標，y為目標沿航線方向坐標；
[0014]將方位時間向量記為:Ta={-PRI.Na/2, -PRI.(Na/2_1)，…，PRI.(Na/2_1)}T，PRI為脈沖重復(fù)間隔，Na為目標回波方位點數(shù)。雙基地距離歷史和為Rb(t; χ, y) =Rt (t; χ, y) +Re(t; x, y),其中，t 為方位時間變量，RT(t;x, y), Re(t; x, y)分別為發(fā)射站和接收站的距離歷史，
[0015]
【權(quán)利要求】
1.一種雙基地合成孔徑雷達時域快速成像方法，具體包括如下步驟: 步驟一:成像系統(tǒng)參數(shù)初始化， 發(fā)射平臺零時刻位置記為(xT，yT，zT)，其中，Xt為切航線方向坐標，”為沿航線方向坐標，ZtS發(fā)射站高度；接收站零時刻位置記為(xK，yK，zK)，其中，Xk為切航線方向坐標，yKS沿航線方向坐標，zE為接收站高度，發(fā)射站速度記為V，并平行J軸運動，接收站速度記為V，并沿y軸運動，任意目標點坐標記為(x，y)，其中，X為目標切航線方向坐標，y為目標沿航線方向坐標； 將方位時間向量記為:Ta= {-PRI.Na/2, -PRI.(Na/2-l)，…，PRI.(Na/2_1)}T，PRI為脈沖重復(fù)間隔，Na為目標回波方位點數(shù)，雙基地距離歷史和為Rb (t; X，y) =Rt (t; X, y) +Re (t; x, y),其中，t 為方位時間變量，Rt (t ;x, y), Re (t ;x, y)分別為發(fā)射站和接收站的距離歷史，
【文檔編號】G01S13/90GK103728617SQ201410014375
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2014年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13日
【發(fā)明者】武俊杰, 李中余, 宋雷權(quán), 黃鈺林, 楊建宇, 包毅 申請人:電子科技大學