專利名稱：基于直達波的雙基地sar無同步回波聚焦成像方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于直達波的雙基地SAR無同步回波聚焦成像方法，屬于合成孔徑雷達數(shù)據(jù)處理技術領域。
背景技術：
與單基地雷達相比，雙基地雷達收發(fā)分置的特殊配置使其具有配置靈活、獲取信息豐富、抗攔截、抗干擾等優(yōu)點，這些優(yōu)勢以及應用前景使得雙基地雷達近幾年來越來越受到青睞。雙基地雷達包括很多種配置模式。按照收發(fā)平臺的類型來分，主要包括星載雙基地SAR、機載雙基地SAR、星機雙基地SAR、地機雙基地SAR等?；谛禽d輻射源的被動SAR是目前國內(nèi)外的研究熱點之一。該系統(tǒng)具有很多優(yōu)點，尤其是較低的實現(xiàn)成本和多樣化的功能，使其具有巨大的應用潛能。但是，由于收、發(fā)平臺分置，其系統(tǒng)實現(xiàn)存在一系列新的技術問題。同步問題是首先需要解決的關鍵技術之一。同步包括時間同步、相位(相參)同步和空間同步，即所謂“三大同步”。(I)時間同步。接收雷達要想取得所需目標的回波，就需要精確地預知需要的回波到達時間，以便在恰當?shù)臅r間對進入天線的電磁波進行采樣。(2)空間同步。其目的是要保證主動發(fā)射與被動接收的兩個雷達的波束，都指向同一目標地面，并在地面有足夠的重合以保證被動雷達成像的品質(zhì)。(3)相位(相參)同步。使被動雷達的本振與主動雷達的發(fā)射在相位上保持一定的關系并將同步誤差控制在一定范圍內(nèi)。在實際的星載輻射源的被動SAR系統(tǒng)中，空間同步可以通過發(fā)射機和接收機之間的協(xié)調(diào)來進行控制，而時間同步和相位同步的問題比較復雜，而且如果同步問題沒有解決的話，進而會影響下一步的成像處理。由于實際中常常無法得到精確的發(fā)射機軌道參數(shù)、斜視角等參數(shù)，因此無法對目標回波進行同步處理。因此，需要提出一種能夠較為準確獲取目標軌道參數(shù)和斜視角的方法，從而實現(xiàn)雙基地SAR無同步回波聚集成像，其對于實際系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理尤其重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了在忽略復雜的同步處理的前提下，提供一種簡便和快速的基于直達波的雙基地SAR無同步回波聚焦成像方法。本發(fā)明方法是通過下述技術方案實現(xiàn)的本發(fā)明基于直達波的雙基地SAR無同步回波聚焦成像方法，其核心為設定M個斜視角Θ和N個多普勒中心頻率fd。，選定一斜視角和N個多普勒中心頻率fd。構成N個二次匹配濾波器對目標回波進行二次距離壓縮，獲取最優(yōu)多普勒中心頻率fd?！猙est ;令最優(yōu)多普勒中心頻率fd?！猙est和M個斜視角Θ構成M個二次匹配濾波器對目標回波進行二次距離壓縮，獲取最優(yōu)的斜視角Θ best;利用最優(yōu)多普勒中心頻率fdc; best和最優(yōu)斜視角Θ best構成最優(yōu)二次匹配濾波器實現(xiàn)對目標回波的二次距離壓縮，然后對壓縮后的目標回波進行進一步處理獲取SAR地距圖像。一種基于直達波信號的雙基地SAR無同步回波聚焦成像方法，具體步驟為步驟一、設定M個斜視角Θ和N個多普勒中心頻率fd。;步驟二、將目標回波進行時域脈沖壓縮；然后，在二維時域提取目標回波中的直達波峰值點相位φ，并根據(jù)所述$估計多普勒調(diào)頻家f1t，步驟三、從步驟一設置的M個斜視角Θ中選定一個作為參考斜視角，將參考斜視角、多普勒調(diào)頻率和N個多普勒中心頻率fd。分別組成N個二次匹配濾波器，利用所述N個二次匹配濾波器分別對步驟二時域脈沖壓縮后的目標回波在二維頻域進行二次距離壓縮，得到N幅圖像，求取N幅圖像中每一幅的圖像對比度；步驟四、在步驟三得到N幅圖像的基礎上，找出圖像對比度最大的那幅圖像所對應的多普勒中心頻率，并將其當作最優(yōu)多普勒中心頻率fd?！猙est ;步驟五、將最優(yōu)多普勒中心頻率fd。best、多普勒調(diào)頻率[和步驟一中的M個斜視
角Θ組合成M個二次匹配濾波器，利用所述M匹配濾波器分別對少驟二中時域壓縮后的目標回波在二維頻域進行二次距離壓縮，得到M幅圖像，求取M幅圖像中每一幅的對比度；步驟六、找出步驟五得到的M幅圖像中對比度最大的那幅圖像所對應的斜視角，并將其當作最優(yōu)斜視角Q best;步驟七、利用^、fdc; best和Θ best組成最優(yōu)二次匹配濾波器，利用該最優(yōu)二次匹
配濾波器實現(xiàn)對時域壓縮后的目標回波進行二次距離壓縮，然后對二次距離壓縮后的目標回波進行進一步處理，獲取SAR地距圖像。有益效果本發(fā)明利用N個不同多普勒中心頻率構成的二次匹配濾波器對目標回波進行處理，獲取最優(yōu)的多普勒中心頻率；本發(fā)明利用M個斜視角構成的二次匹配濾波器對目標回波進行處理，獲取最優(yōu)的斜視角；利用最優(yōu)斜視角和最優(yōu)多普勒中心頻率構成的二次匹配濾波器，其能夠在回波數(shù)據(jù)脫離復雜的時間同步和相位同步的條件下，實現(xiàn)在小場景內(nèi)回波的精確聚焦成像，對于大的場景則可實現(xiàn)快速的粗成像，因此，該算法對于實際實驗系統(tǒng)的數(shù)據(jù)后處理意義很大。


圖I為雙基地SAR —站固定模式的幾何構型。圖2為本發(fā)明成像方法的流程圖。圖3表示二次匹配濾波器兩次一維尋優(yōu)結果。其中(a)表示對多普勒中心頻率fd。的一維尋優(yōu)結果，(b)顯示了對斜視角Θ的一維尋優(yōu)結果。圖4表示距離多普勒域回波二次距離壓縮以及距離徙動校正后的結果。其中(a)表示回波二次距離壓縮后的結果，(b)表示距離徙動校正后的結果。圖5為方位向處理完后的SAR斜距圖像。圖6為圖4進行幾何校正后的SAR地距圖像以及Google地面圖像。其中(a)為幾何校正后的SAR圖像，(b)為實際的Google圖像。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明方法做進一步的詳細說明。實驗系統(tǒng)工作在雙基地一站固定(接收機固定)模式下，設定以下參數(shù)發(fā)射機斜視角為Θ，方位向多普勒中心頻率為fd。，方位向多普勒調(diào)頻率為，發(fā)射機的運行速度為V，發(fā)射機工作波長為λ，發(fā)射信號的脈沖寬度為Tp，c為光速，二次距離壓縮匹配濾波器的調(diào)頻率為kSTC，目標的雙站距離和為R，方位中心時刻目標的雙站距離和為Rtl,方位時間為η，方位頻率為fn，脈沖重復頻率為PRF，發(fā)射信號為線性調(diào)頻信號s(t)=exp(j π Krt2+j2 π f0t);其中，t為快時間,K1^表示調(diào)頻斜率，表示載頻。由于實際中常常無法得到精確的發(fā)射機軌道參數(shù)、斜視角、下視角等參數(shù)，因此無法對目標回波進行同步處理。下面給出對無同步回波進行聚焦成像方法的流程。 在本實施例中，采用實際的一戰(zhàn)固定雙基地SAR系統(tǒng)，衛(wèi)星作為發(fā)射機，接收機則固定在平臺上。系統(tǒng)參數(shù)如下波長L波段接收機高度24m場景寬度3km場景長度5km脈寬寬度Tp :33 μ s距離向帶寬B 60MHz采用本發(fā)明所述的基于直達波信號的雙基地SAR無同步回波聚焦成像方法完成該雙基地SAR的成像實測數(shù)據(jù)處理，如圖2所示，其具體步驟為步驟一、根據(jù)先驗知識，設定M個斜視角Θ和N個多普勒中心頻率fd。。本實施例中M個斜視角Θ從范圍[-4° ,0° ]中選取，N個多普勒中心頻率fd。從范圍[-5000Hz, 5000Hz]中選取。步驟二、將目標回波進行時域脈沖壓縮，然后，在二維時域提取目標回波中直達波的峰值點$，并根據(jù)所述P相位估計多普勒中心頻率&和多普勒調(diào)頻率fA該步驟的具體過程為取出直達波峰值點相位φ =七，在方位時間H=O處展開可得
權利要求
1.一種基于直達波信號的雙基地SAR無同步回波聚焦算法，其特征在于，包括如下步驟步驟一、設定M個斜視角Θ和N個多普勒中心頻率fd。；步驟二、將目標回波進行時域脈沖壓縮；然后，在二維時域提取目標回波中的直達波峰值點相位φ，并根據(jù)所述P估計多普勒調(diào)頻率/步驟三、從步驟一設置的M個斜視角Θ中選定一個作為參考斜視角，將參考斜視角、多普勒調(diào)頻率和N個多普勒中心頻率fd。分別組成N個二次匹配濾波器，利用所述N個二次匹配濾波器分別對步驟二時域脈沖壓縮后的目標回波在二維頻域進行二次距離壓縮，得到N幅圖像，求取N幅圖像中每一幅的圖像對比度；步驟四、找出步驟三得到的N幅圖像中對比度最大的那幅圖像所對應的多普勒中心頻率，并將其當作最優(yōu)多普勒中心頻率fd。—best ;步驟五、將最優(yōu)多普勒中心頻率fd?！猙est、多普勒調(diào)頻率和步驟一中的M個斜視角Θ組合成M個二次匹配濾波器，利用所述M匹配濾波器分別對步驟二中時域壓縮后的目標回波在二維頻域進行二次距離壓縮，得到M幅圖像，求取M幅圖像中每一幅的對比度；步驟六、找出步驟五得到的M幅圖像中對比度最大的那幅圖像所對應的斜視角，并將其當作最優(yōu)斜視角Q best;步驟七、利用/*、fd。—^^和Q best組成最優(yōu)二次匹配濾波器，利用該最優(yōu)二次匹配濾波器實現(xiàn)對時域壓縮后的目標回波進行二次距離壓縮，然后對二次距離壓縮后的目標回波進行進一步處理，獲取SAR地距圖像。
2.根據(jù)權利要求I所述基于直達波信號的雙基地SAR無同步回波聚焦算法，其特征在于，所述步驟一中M個斜視角Θ從范圍[-4° ,0° ]中選取，N個多普勒中心頻率fd。從范圍[-5000Hz, 5000Hz]中選取。
3.根據(jù)權利要求I所述基于直達波信號的雙基地SAR無同步回波聚焦算法，其特征在于，所述步驟二的具體過程為取出直達波峰值點相位爐
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于直達波的雙基地SAR無同步回波聚焦成像方法，其核心為設定M個斜視角θ和N個多普勒中心頻率fdc，選定一斜視角和N個多普勒中心頻率fdc構成N個二次匹配濾波器對目標回波進行二次距離壓縮，獲取最優(yōu)多普勒中心頻率fdc_best；令最優(yōu)多普勒中心頻率fdc_best和M個斜視角θ構成M個二次匹配濾波器對目標回波進行二次距離壓縮，獲取最優(yōu)的斜視角θ_best；利用最優(yōu)多普勒中心頻率fdc_best和最優(yōu)斜視角θ_best構成最優(yōu)二次匹配濾波器實現(xiàn)對目標回波的二次距離壓縮，然后對壓縮后的目標回波進行進一步處理獲取SAR地距圖像。該方法能夠在回波數(shù)據(jù)脫離復雜的時間同步和相位同步的條件下，快速獲取目標成像。
文檔編號G06F17/50GK102937709SQ201210392588
公開日2013年2月20日 申請日期2012年10月16日 優(yōu)先權日2012年10月16日
發(fā)明者曾濤, 胡程, 吳立薪, 劉飛峰, 倪崇 申請人:北京理工大學