本發(fā)明屬于航天和微波遙感的交叉
技術領域：
，特別涉及一種超寬帶情況下的滑聚sar(syntheticapertureradar，合成孔徑雷達)成像處理方法。
背景技術：
：超寬帶和滑聚模式組合的sar具有高分辨的特點，越來越得到更多研究機構(gòu)的關注。cs(chirpscaling，調(diào)頻變標)算法(參見文獻《合成孔徑成像-算法與實現(xiàn)》192-218頁，iang.cumming等著，電子工業(yè)出版社2007年出版)是一種sar成像處理方法，通過變標操作實現(xiàn)信號的尺度變換，避免了耗時的插值操作，具有高效率和高精度的特點，但算法只給出2階表達式，只能處理低帶寬情況下的sar成像問題?；踫ar成像處理的現(xiàn)有方法為bas(basebandazimuthscaling，基帶方位變標)算法(參見文獻processingofslidingspotlightandtopssardatausingbasebandazimuthscaling.ieeetrans.geoscienceremotesensing,2010,vol.48:759-769.)，子孔徑采用2階cs算法解距離和方位耦合，方位向拼接后采用bas實現(xiàn)方位免混疊壓縮處理，但對于超寬帶滑聚sar信號處理，該算法的子孔徑近似處理并不能使在超寬帶情況下的子孔徑信號進行解耦合，會使偏離處理參考斜距處的目標在兩個維度上散焦。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是，提出一種基于高階子孔徑cs的超寬帶滑聚sar成像處理方法，解決超寬帶情況下滑聚sar高效、高精度成像問題。本發(fā)明技術方案的思路是：一種基于高階子孔徑cs的超寬帶滑聚sar成像處理方法，對回波數(shù)據(jù)進行子孔徑劃分，利用高階子孔徑cs過程對每個子孔徑回波進行成像處理，在多普勒域完成重調(diào)頻處理后進行子孔徑拼接，最后利用bas算法完成方位聚焦成像，從而完成超寬帶滑聚sar成像處理。本發(fā)明技術方案是：已知超寬帶滑聚sar系統(tǒng)的參數(shù)是：中心頻率f0，脈寬為t，帶寬b，調(diào)頻率kr＝b/t，距離向采樣率fs，電磁波傳播速度c，波長λ＝c/f0，距離向時間變量τ，方位向時間變量η，距離向頻率變量fτ，方位向頻率變量fη，脈沖重復頻率prf，sar移動速度vr，目標等效最近斜距r0，場景中心斜距rref，參考方位頻率fη,ref，滑聚因子m。記如下等式變量為：rscl0＝rref,rrot0＝rref/(1-m)假設超寬帶滑聚sar觀測目標獲得回波信號s(τ,η)。其特征在于，包括以下步驟：第一步，高階相位補償首先，利用下式計算高階補償相位h1(fτ,fη)：然后，對超寬帶滑聚sar回波信號s(τ,η)進行子孔徑劃分得到子孔徑信號，子孔徑方位向點數(shù)根據(jù)實際情況確定。將每一個子孔徑信號分別通過距離向fft(fastfouriertransform，快速傅里葉變換)和方位向fft變換至二維頻域，再與h1(fτ,fη)相乘，得到補償后的信號，對每一個子孔徑信號進行第二步至第五步的處理：第二步，高階cs處理首先，利用下式計算高階cs濾波器：然后，將第一步處理得到的補償后的信號sar信號通過距離向逆fft，變換至距離多普勒域，與h2(τ,fη)相乘得到濾波后的信號。第三步，一致距離向處理首先，利用下式計算一致距離向處理的濾波器：然后，將第二步得到的濾波后的信號進行距離向fft，將其變換至二維頻域，與h3(fτ,fη)進行相乘，經(jīng)過一致距離向處理后得到一致距離壓縮的信號。第四步，子孔徑方位壓縮處理首先，利用下式計算子孔徑的方位向匹配濾波器：然后，將第三步得到的一致距離壓縮的信號進行距離向逆fft，并將其與h4(fτ,fη)相乘，得到距離多普勒域信號。第五步，方位重調(diào)頻處理首先，利用下式計算方位重調(diào)頻處理的濾波器：然后，將第四步得到的距離多普勒域信號與h5(τ,fη)相乘，并將相乘后的信號進行方位向逆fft得到二維時域信號。第六步，方位解旋轉(zhuǎn)處理首先，利用下式計算方位解旋轉(zhuǎn)處理濾波器：h6(τ,η)＝exp(-jπkrot(r0)η2)然后，將上述步驟得到的所有子孔徑的二維時域信號進行移位與拼接處理，并與h6(τ,η)進行相乘，得到解旋轉(zhuǎn)后的信號。第七步，全孔徑方位壓縮處理首先，利用下述計算全孔徑方位匹配濾波器：然后，將第六步得到的解旋轉(zhuǎn)后的信號與h7(τ,fη)進行相乘，得到聚焦的超寬帶滑聚sar圖像。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明在子孔徑處理時采用高階cs處理代替?zhèn)鹘y(tǒng)2階cs處理，能夠解決超寬帶滑聚sar在高分辨情況下所引入的距離向和方位向高度耦合，能夠針對帶寬和載頻的相對大小靈活控制由于距離向和方位向耦合所需補償?shù)母唠A相位的階數(shù)，較之于升采樣成像算法和全孔徑成像算法，可充分發(fā)揮bas算法的高效性，高效、高精度地完成超寬帶滑聚sar成像處理。附圖說明圖1是本發(fā)明一種基于高階子孔徑cs的超寬帶滑聚sar成像處理方法的處理流程圖；圖2是采用傳統(tǒng)方法的超寬帶滑聚sar成像結(jié)果；圖3是本方法的超寬帶滑聚sar成像結(jié)果。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行進一步的說明。圖1是本發(fā)明一種基于高階子孔徑cs的超寬帶滑聚sar成像處理方法的處理流程圖。整個流程分為七大步。第一步：子孔徑高階相位處理：補償參考距離處的二維頻譜泰勒展開高階項；第二步：高階cs處理：根據(jù)sar二維頻譜高階泰勒展開項，計算高階cs系數(shù)，生成高階cs濾波器；第三步：一致距離向處理：在二維頻域與一致距離向處理的濾波器相乘，完成距離向脈沖壓縮，同時并達到距離向與方位向接耦合的目的；第四步：子孔徑方位壓縮處理：在距離多普勒域與方位匹配濾波器對解耦合的子孔徑數(shù)據(jù)進行方位壓縮處理；第五步：方位重調(diào)頻處理：在距離多普勒域與方位重調(diào)頻濾波器相乘，進行重調(diào)頻處理；第六步：方位解旋轉(zhuǎn)處理：在方位時域與方位解旋轉(zhuǎn)濾波器進行相乘，將超寬帶滑聚sar信號解調(diào)至基帶；第七步：全孔徑方位壓縮處理：計算全孔徑的方位匹配濾波器，將sar信號在距離多普勒域與全孔徑的方位匹配濾波器相乘，再經(jīng)過方位向的逆fft，便可得到壓縮的超寬帶滑聚sar圖像。圖2～圖3是利用本發(fā)明具體實施方式進行仿真實驗的處理結(jié)果。下表為仿真中設定的超寬帶滑聚sar參數(shù)。包括中心頻率、脈沖寬度、信號帶寬、場景中心斜距、平臺速度、滑聚因子、脈沖重復頻率、信號采樣率等參數(shù)。超寬帶滑聚sar工作在x波段，依據(jù)距離分辨率計算公式得到距離向和方位向的分辨率標稱值分別為0.1328米和0.2150米，脈沖壓縮的峰值旁瓣比標稱值為-13.26db。指標名稱表示符號數(shù)值中心頻率f08ghz脈沖寬度t40us信號帶寬b1ghz場景中心斜距rref30km平臺速度vr240m/s滑聚因子m0.4脈沖重復頻率prf600hz信號采樣率fs1.2ghz圖2是采用現(xiàn)有方法的超寬帶滑聚sar成像結(jié)果。圖中，橫坐標為距離向，縱坐標為方位向，距離分辨率為0.1395米，相比標稱值偏差0.0067米，方位分辨率為0.2454米，相比標稱值偏差0.0304米，距離峰值旁瓣比為-9.76db，相比標稱值偏差3.50db。從圖中可以看出，現(xiàn)有方法的超寬帶滑聚sar成像出現(xiàn)了兩個維度分辨率降低和旁瓣抬高問題。圖3是本方法的超寬帶滑聚sar成像結(jié)果，圖中，橫坐標為距離向，縱坐標為方位向，距離分辨率為0.1329米，相比標稱值偏差0.0001米，方位分辨率為0.2169米，相比標稱值偏差0.0019米，距離峰值旁瓣比為-12.86db，相比標稱值偏差0.40db。從圖中可以看出，本發(fā)明的超寬帶滑聚sar成像方法可獲得較好的成像結(jié)果，能夠避免傳統(tǒng)的方法帶來的兩個維度分辨率降低和旁瓣抬高問題。以上所述的本發(fā)明實施方式，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限定，任何在本發(fā)明精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的權利要求保護范圍之內(nèi)。當前第1頁12