基于逆擴(kuò)展Omega?K算法的非理想軌跡SAR回波獲取方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于逆擴(kuò)展Omega?K算法的非理想軌跡SAR回波獲取方法,思路為:建立非理想軌跡SAR成像幾何模型,得到非理想軌跡SAR散射點(diǎn)信號(hào)ss(Rr,X),并對(duì)ss(Rr,X)做方位向FFT,得到非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx),進(jìn)而計(jì)算相位誤差和距離誤差分別恢復(fù)后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)Ss(Ky,X);對(duì)Ss(Ky,X)做方位向FFT,得到方位向快速傅里葉變換后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)SS(Ky,Kx),進(jìn)而計(jì)算逆向擴(kuò)展Stolt插值處理后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)設(shè)定距離解壓縮函數(shù)HdeR,并計(jì)算距離解壓縮后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)后依次進(jìn)行方位向IFFT和IFFT,得到基于逆擴(kuò)展Omega?K算法的非理想軌跡SAR回波。
【專利說明】
基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR回波獲取方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非 理想軌跡SAR回波獲取方法,即基于逆擴(kuò)展Omega-K算法(Inverse Extended Omega-K Algorithm,IE0KA)的非理想軌跡SAR回波獲取方法,適用于非理想運(yùn)動(dòng)軌跡下的SAR回波獲 取。
【背景技術(shù)】
[0002] 合成孔徑雷達(dá)(SAR)是一種有源微波成像雷達(dá),具有全天時(shí)、全天候和高分辨率成 像等優(yōu)勢(shì);并且,SAR雷達(dá)一般發(fā)射大帶寬線性調(diào)頻(LFM)信號(hào),其距離向通過脈沖壓縮技 術(shù),方位向通過孔徑合成,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)距離和方位的兩維高分辨SAR雷達(dá)成像;SAR雷達(dá)成像算 法會(huì)將原始的SAR雷達(dá)回波信號(hào)處理為人眼可理解的圖像。為了驗(yàn)證不同應(yīng)用條件下的SAR 雷達(dá)成像算法,需要獲得相應(yīng)條件下的SAR雷達(dá)回波;為了克服實(shí)時(shí)錄取SAR雷達(dá)回波信號(hào) 的不便和巨大耗費(fèi),研究非理想軌跡下的SAR雷達(dá)回波信號(hào)的仿真具有巨大應(yīng)用價(jià)值。
[0003] 目前針對(duì)非理想軌跡的SAR雷達(dá)回波信號(hào)仿真通常使用時(shí)域方法、二維頻域方法 或時(shí)頻混合方法;時(shí)域方法通過計(jì)算SAR雷達(dá)各散射點(diǎn)的回波信號(hào),并完成包含運(yùn)動(dòng)差的任 意運(yùn)動(dòng)軌跡SAR雷達(dá)的回波信號(hào)仿真,但其計(jì)算量巨大,不具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值;二維頻域方 法直接構(gòu)造 SAR雷達(dá)回波信號(hào)的二維譜,然后再通過快速傅里葉變換產(chǎn)生時(shí)域SAR雷達(dá)回波 信號(hào),但該方法只適用于理想軌跡平臺(tái),且無法加入運(yùn)動(dòng)誤差,進(jìn)而也不適用于實(shí)際應(yīng)用中 非理想軌跡下的SAR雷達(dá)回波信號(hào)仿真;時(shí)頻混合方法作為時(shí)域方法和二維頻域方法的折 中方法,采用逆頻域變標(biāo)(ICS)操作的混合獲取方法能夠避免大量的時(shí)域插值運(yùn)算,同時(shí)也 使用了逆運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償(IM0C0)方法,但由于非理想軌跡運(yùn)動(dòng)帶來的運(yùn)動(dòng)誤差,以及逆頻域算法 的局限性,使得距離單元徙動(dòng)(RCM)存在殘余,并且時(shí)頻混合方法通過波束中心近似時(shí)忽略 了運(yùn)動(dòng)誤差的方位空變。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 針對(duì)以上現(xiàn)有時(shí)域、二維頻域或時(shí)頻混合SAR回波獲取方法存在的不足,本發(fā)明的 目的在于提出一種基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR回波獲取方法,該種基于逆擴(kuò) 展Omega-K算法的非理想軌跡SAR回波獲取方法具有更高的精度和很強(qiáng)的工程實(shí)用性,并且 用于非理想運(yùn)動(dòng)軌跡平臺(tái)的SAR回波信號(hào)仿真。
[0005] 為達(dá)到上述技術(shù)目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0006] 一種基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR回波獲取方法,包括以下步驟: [0007]步驟1,建立基于逆擴(kuò)展0mega-K算法的非理想軌跡SAR成像幾何模型,得到基于逆 擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)信號(hào)ss(R r,X);其中,Rr表示基于逆擴(kuò)展Omega-K 算法的非理想軌跡SAR的距離向采樣位置,X表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR 的方位向采樣位置;
[0008]步驟2,對(duì)基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)信號(hào)ss(Rr,X)做方位 向快速傅里葉變換,得到基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS (Rr,Kx);其中,Kx表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS (Rr,Kx)包含的方位波數(shù);
[0009]步驟3,設(shè)定方位向解壓縮函數(shù)HdeA,并對(duì)基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡 SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)進(jìn)行方位向解壓縮,得到方位向解壓縮后的非理想軌跡 SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào).刮/?,人);
[0010] 步驟4,對(duì)方位向解壓縮后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào))依次進(jìn) 行相位誤差恢復(fù)和距離誤差恢復(fù),得到相位誤差和距離誤差分別恢復(fù)后的非理想軌跡SAR 散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)Ss(K y,X);其中,X表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR的方位 向采樣位置,Ky表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(R r,Kx)包含的距離波數(shù);
[0011] 步驟5,對(duì)相位誤差和距離誤差分別恢復(fù)后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)Ss (Ky,X)做方位向快速傅里葉變換,得到方位向快速傅里葉變換后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn) 波數(shù)域信號(hào)SS(K y,Kx);
[0012] 步驟6,對(duì)方位向快速傅里葉變換后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)SS(Ky,Kx) 進(jìn)行逆向擴(kuò)展Stolt插值處理,得到逆向擴(kuò)展Stolt插值處理后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波 數(shù)域信號(hào)訪
[0013] 步驟7,設(shè)定距離解壓縮函數(shù)HdeR,并對(duì)逆向擴(kuò)展Stolt插值處理后的非理想軌跡 SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)以(n )進(jìn)行距離解壓縮,得到距離解壓縮后的非理想軌跡SAR散射 點(diǎn)波數(shù)域信號(hào);
[0014] 步驟8,對(duì)距離解壓縮后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)進(jìn)行方位向逆快速傅 里葉變換,得到方位向逆快速傅里葉變換后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)&(K,X);
[0015] 步驟9,對(duì)方位向逆快速傅里葉變換后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào) 雙(U)進(jìn)行距離向逆快速傅里葉變換,得到基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR回 波);其中,r n表示理想情況下方位中心時(shí)刻基于逆擴(kuò)展0mega-K算法的非理想軌跡 SAR到地面的最短斜距。
[0016] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0017] 第一,本發(fā)明方法使用了逆擴(kuò)展Omega-K算法(IE0KA)和基于逆擴(kuò)展Omega-K算法 的逆運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償(頂〇⑶)處理,并且在基于逆擴(kuò)展〇mega-K算法的逆運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償(頂0〇))處理過 程中,通過方位波束劃分實(shí)現(xiàn)了相位誤差和包絡(luò)誤差的精確恢復(fù),不僅精確恢復(fù)非理想軌 跡引入的相位誤差,同時(shí)考慮了相位誤差的方位空變;
[0018] 第二,本發(fā)明采用逆向擴(kuò)展Stolt插值(IESI)處理法,解決了逆頻域算法引起的距 離單元徙動(dòng)(RCM)問題;
[0019] 第三,本發(fā)明方法總計(jì)算量能夠滿足實(shí)際應(yīng)用需求,且非理想軌跡SAR回波仿真精 度與傳統(tǒng)方法相比具有明顯提升。
【附圖說明】
[0020] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021] 圖1為本發(fā)明的一種基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR回波獲取方法流程 圖;
[0022] 圖2為本發(fā)明的一種基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR回波獲取方法的幾 何模型圖;
[0023] 圖3為方位向解壓縮后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)訪(式義,)依次進(jìn)行 相位誤差恢復(fù)和距離誤差恢復(fù)的流程圖;
[0024] 圖4為方位時(shí)域SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)的劃分示意圖;
[0025] 圖5為本發(fā)明方法的仿真場(chǎng)景布點(diǎn)示意圖;其中,0為場(chǎng)景中心點(diǎn)目標(biāo),P為邊界點(diǎn) 目標(biāo);
[0026] 圖6(a)為使用本發(fā)明方法得到邊界點(diǎn)目標(biāo)P在理想軌跡下的回波信號(hào)并使用 Omega-K算法得到成像示意圖,
[0027] 圖6(b)為使用傳統(tǒng)的時(shí)頻混合方法產(chǎn)生非理想軌跡下邊界點(diǎn)目標(biāo)P的回波信號(hào)并 進(jìn)行成像得到的成像示意圖,
[0028] 圖6(c)為使用本發(fā)明方法產(chǎn)生非理想軌跡下邊界點(diǎn)目標(biāo)P的回波信號(hào)并進(jìn)行成像 得到的成像示意圖;
[0029] 圖7(a)為使用傳統(tǒng)時(shí)頻混合獲取方法生成面目標(biāo)場(chǎng)景在非理想軌跡下的回波并 用Omega-K算法得到的成像示意圖,
[0030] 圖7(b)為使用本發(fā)明方法生成面目標(biāo)場(chǎng)景在非理想軌跡下的回波并用Omega-K算 法得到的成像示意圖,
[0031] 圖7(c)為圖7(a)中強(qiáng)散射點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行放大后的結(jié)果示意圖,
[0032] 圖7(d)為圖7(b)中強(qiáng)散射點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行放大后的結(jié)果示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]參照?qǐng)D1,為本發(fā)明的一種基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR回波獲取方 法流程圖;所述基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR回波獲取方法,包括以下步驟: [0034]步驟1,建立基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR成像幾何模型,得到基于逆 擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)信號(hào)ss(R r,X);其中,Rr表示基于逆擴(kuò)展Omega-K 算法的非理想軌跡SAR的距離向采樣位置,X表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR 的方位向采樣位置。
[0035]具體地,參照?qǐng)D2,為本發(fā)明的一種基于逆擴(kuò)展0mega-K算法的非理想軌跡SAR回波 獲取方法的幾何模型圖;設(shè)定在理想情況下,基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR沿X 軸正方向做直線運(yùn)動(dòng),方位中心時(shí)刻基于逆擴(kuò)展〇mega-K算法的非理想軌跡SAR到地面的最 短斜距為:rn,P(x n, rn)為基于逆擴(kuò)展0mega-K算法的非理想軌跡SAR所在場(chǎng)景中任意一個(gè)點(diǎn) 目標(biāo),基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR所在場(chǎng)景中任意一個(gè)點(diǎn)目標(biāo)P( Xn,rn)的橫 坐標(biāo)為xn,基于逆擴(kuò)展Ome ga-K算法的非理想軌跡SAR所在場(chǎng)景中任意一個(gè)點(diǎn)目標(biāo)P (xn,rn) 的縱坐標(biāo)也為rn,基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR到點(diǎn)目標(biāo)P( Xn,rn)的斜距為Rn; 在某一情況下,基于逆擴(kuò)展〇mega-K算法的非理想軌跡SAR的運(yùn)動(dòng)軌跡為一條沿X軸波動(dòng)的 曲線,若方位中心時(shí)刻基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR到地面的最短斜距,與理 想情況下方位中心時(shí)刻基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR到地面的最短斜距相差 A r,且A r辛0;則該情況為非理想情況;基于逆擴(kuò)展Ome ga-K算法的非理想軌跡SAR到場(chǎng)景 中點(diǎn)目標(biāo)P(Xn,rn)的斜距為R,與理想情況下基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR到場(chǎng) 景中點(diǎn)目標(biāo)P (xn,rn)的斜距Rn相差A(yù)R,即R = Rn+ AR;任意方位時(shí)刻點(diǎn)目標(biāo)P (xn,rn)對(duì)應(yīng)的 瞬時(shí)斜視角為Q ins。
[0036]建立基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR回波獲取方法的幾何模型后,得到 基于逆擴(kuò)展〇mega-K算法的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)信號(hào)ss(Rr,X),其表達(dá)式為:
[0037] ss(Rr,X) = Sine {A[Rr-rn]} Sine {B[X-xn]}
[0038]其中,A表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)信號(hào)ss(Rr,X)的距離向調(diào)制振幅,B表示非理想 軌跡SAR散射點(diǎn)信號(hào)ss(Rr,X)的方位向調(diào)制振幅,Sinc{ ? }表示沖激函數(shù),rn基于逆擴(kuò)展 Omega-K算法的非理想軌跡SAR到點(diǎn)目標(biāo)P (xn,rn)的斜距,P (xn,rn)為基于逆擴(kuò)展Omega-K算 法的非理想軌跡SAR所在場(chǎng)景中任意一個(gè)點(diǎn)目標(biāo),x n表示點(diǎn)目標(biāo)P(xn,rn)的方位向聚焦位 置,Rr表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR的距離向采樣位置,X表示基于逆擴(kuò)展 Omega-K算法的非理想軌跡SAR的方位向采樣位置。
[0039]步驟2,對(duì)基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)信號(hào)ss(Rr,X)做方位 向快速傅里葉變換(FFT),得到基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域 信號(hào)SS(Rr,K x);其中,Rr表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR的距離向采樣位置, Kx表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS (Rr,Kx)包含的方位波數(shù)。
[0040] 具體地,所述基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS (Rr,Kx),其表達(dá)式為:
[0041] SS(Rr,Kx) =ffa(Kx) ? Sinc{A[Rr-rn]}exp{-jKxXn}
[0042]其中,Wa( ?)表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的方位窗函數(shù),Kx 表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS (Rr,Kx)包含的方位波數(shù),Sinc { ? }表示沖激函 數(shù),,A表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)信號(hào)ss(Rr,X)的距離向調(diào)制振幅,Rr表示基于逆擴(kuò)展 Omega-K算法的非理想軌跡SAR的距離向采樣位置,xn表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理 想軌跡SAR所在場(chǎng)景中任意一個(gè)點(diǎn)目標(biāo)P( Xn,rn)的橫坐標(biāo),化表示理想情況下方位中心時(shí)刻 基于逆擴(kuò)展〇mega-K算法的非理想軌跡SAR到地面的最短斜距,r n也表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR所在場(chǎng)景中任意一個(gè)點(diǎn)目標(biāo)P(Xn,rn)的縱坐標(biāo)。
[0043]步驟3,設(shè)定方位向解壓縮函數(shù)HdeA,并對(duì)基于逆擴(kuò)展0mega-K算法的非理想軌跡 SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)進(jìn)行方位向解壓縮,得到方位向解壓縮后的非理想軌跡 SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)姑(m;:其中,Rr表示基于逆擴(kuò)展〇mega-K算法的非理想軌跡SAR 的距離向采樣位置,Kx表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)包含的方位波數(shù)。 [0044]具體地,設(shè)定方位向解壓縮函數(shù)H^a,其表達(dá)式為:
[0046]然后對(duì)基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx) 進(jìn)行方位向解壓縮,即SS(Rr,Kx)乘以HdeA,得到方位向解壓縮后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的 波數(shù)域信號(hào)訪(H ),其表達(dá)式為:
[0048] 其中,Rr表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR的距離向采樣位置,K x表示 非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)包含的方位波數(shù),Kr表示非理想軌跡SAR散射 點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的距離波數(shù),Kr。表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(R r, Kx)的中心波數(shù),且Krc = 4Jif c/C,f c表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,KX)的載 頻,C表示光速,y表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的距離向調(diào)頻率,W a (?)表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的方位窗函數(shù),Sinc{ ? }表示沖激 函數(shù),xn表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR所在場(chǎng)景中任意一個(gè)點(diǎn)目標(biāo)P(x n, rn)的橫坐標(biāo),rn表示理想情況下方位中心時(shí)刻基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR到 地面的最短斜距,r n也表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR所在場(chǎng)景中任意一個(gè) 點(diǎn)目標(biāo)P ( Xn,rn)的縱坐標(biāo)。
[0049] 步驟4,對(duì)方位向解壓縮后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)妨(UJ依次進(jìn) 行相位誤差恢復(fù)和距離誤差恢復(fù),得到相位誤差和距離誤差分別恢復(fù)后的非理想軌跡SAR 散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)Ss(Ky,X);其中,Rr表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR的距離 向采樣位置,X表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR的方位向采樣位置,K x表示非 理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS (Rr,Kx)包含的方位波數(shù),Ky表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn) 的波數(shù)域信號(hào)SS(R r,Kx)包含的距離波數(shù)。
[0050] 具體地,參照?qǐng)D3,為方位向解壓縮后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào) )依次進(jìn)行相位誤差恢復(fù)和距離誤差恢復(fù)的流程圖;步驟4的子步驟為:
[0051 ] 4a)對(duì)方位向解壓縮后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)滅(式,足)進(jìn)行方位 向劃分,得到N個(gè)方位子塊,依次為方位子塊1、方位子塊2、方位子塊3、…、方位子塊N,并對(duì) 每個(gè)方位子塊的兩端進(jìn)行補(bǔ)零,得到補(bǔ)零后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào),所述補(bǔ)零 后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)長(zhǎng)度與方位向解壓縮后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的 波數(shù)域信號(hào)妨(H)的方位向長(zhǎng)度相同;其中,R r表示基于逆擴(kuò)展0mega-K算法的非理想軌 跡SAR的距離向采樣位置,Kx表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(R r,Kx)包含的方位 波數(shù),N為自然數(shù)。
[0052] 4b)對(duì)補(bǔ)零后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)進(jìn)行方位向逆快速傅里葉變換 (IFFT),得到方位時(shí)域SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào),并將方位時(shí)域SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)劃分為N 個(gè)子波束;參照?qǐng)D4,為方位時(shí)域SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)的劃分示意圖;其中,基于逆擴(kuò)展 0mega-K算法的非理想軌跡SAR載機(jī)以速度v延X軸正方向做直線運(yùn)動(dòng),…、Bn分別表示 第1個(gè)子波束、第2個(gè)子波束、…、第N個(gè)子波束;此時(shí)的N個(gè)子波束分別對(duì)應(yīng)N個(gè)方位子塊,并 且N個(gè)子波束的寬度分別為0 sub,第1個(gè)子波束也對(duì)應(yīng)的中心斜視角為01;并令i表示第i個(gè)子 波束,且i的初值為1,i G {1,2,3,…,N},N表示方位時(shí)域SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)劃分的子波 束個(gè)數(shù)。
[0053] 4c)設(shè)定第i個(gè)子波束的誤差恢復(fù)函數(shù)Hpe(X;0i),并將第i個(gè)子波束Bi的方位時(shí)域 SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)乘以設(shè)定的第i個(gè)子波束的誤差恢復(fù)函數(shù)得到加入相位誤 差后第i個(gè)子波束仏的方位時(shí)域SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào);其中,X表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算 法的非理想軌跡SAR的方位向采樣位置,0:表示第i個(gè)子波束仏對(duì)應(yīng)的中心斜視角。
[0054]具體地,設(shè)定第i個(gè)子波束的誤差恢復(fù)函數(shù)Hpe(X;0i),其表達(dá)式為:
[0055] Hpe(X; 0i) =exp{-jKrc ? ARi(X;0i)}
[0056]其中,X表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR的方位信號(hào)采樣位置,01表 示第i個(gè)子波束Bi對(duì)應(yīng)的中心斜視角,Kr。表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,K x) 的中心波數(shù),且Krc = 4對(duì)c/C,f c表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS( Rr,Kx)的載頻,C 表不光速,ARi(X; 0i)表不第i個(gè)子波束對(duì)應(yīng)的斜距誤差,i G{1,2,'",N},N表不方位時(shí)域 SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)劃分的子波束個(gè)數(shù)。
[0057] 4d)令i加1,重復(fù)子步驟4c),直到得到加入相位誤差后第N個(gè)子波束的方位時(shí)域 SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào),然后將此時(shí)得到的加入相位誤差后第1個(gè)子波束的方位時(shí)域SAR散 射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)到加入相位誤差后第N個(gè)子波束的方位時(shí)域SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)進(jìn)行求 和后做距離向快速傅里葉變換(FFT),得到距離向快速傅里葉變換后的非理想軌跡SAR散射 點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)Ss(K r,X);其中,Kr表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,K x)的距離 波數(shù),X表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR的方位向采樣位置。
[0058]具體地,所述距離向快速傅里葉變換后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)Ss (Kr,X)表達(dá)式為:38(^)=11(1〇¥30)61口[-瓜1^$)] ;其中,1^表示非理想軌跡3厶1?散 射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的距離波數(shù),X表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR 的方位向采樣位置,Wr( ?)表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的距離窗函 數(shù),W a ( ?)表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS (Rr,Kx)的方位窗函數(shù),R(X; rn)表示 基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR中不包含運(yùn)動(dòng)誤差的散射點(diǎn)斜距,rn表示理想情 況下方位中心時(shí)刻基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR到地面的最短斜距,r n也表示 基于逆擴(kuò)展〇mega-K算法的非理想軌跡SAR所在場(chǎng)景中任意一個(gè)點(diǎn)目標(biāo)P(xn,r n)的縱坐標(biāo)。 [0059] 4d)設(shè)定距離誤差恢復(fù)函數(shù)H re(X),并對(duì)距離向快速傅里葉變換后的非理想軌跡 SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)Ss(Kr,X)進(jìn)行距離誤差恢復(fù),得到相位誤差和距離誤差分別恢復(fù)后 的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)Ss(Ky,X);其中,Kr表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域 信號(hào)SS(R r,Kx)的距離波數(shù),X表示基于逆擴(kuò)展0mega-K算法的非理想軌跡SAR的方位向采樣 位置,R r表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR的距離向采樣位置。
[0060] 具體地,設(shè)定距離誤差恢復(fù)函數(shù)Hre(X),其表達(dá)式為:
[0061] Hre(X) = exp{-jKy ? Ar(X)}
[0062]然后將設(shè)定的距離誤差恢復(fù)函數(shù)Hre(X)乘以距離向快速傅里葉變換后的非理想軌 跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)Ss(Kr,X)進(jìn)行距離誤差恢復(fù),得到相位誤差和距離誤差分別恢復(fù) 后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)Ss(K y,X),其表達(dá)式為:
[0063] Ss(Ky,X) =Wr(Ky)wa(X)exp(-jKrc ? R(X;rn))exp(-jKy ? rn)
[0064]其中,Ky表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS (Rr,Kx)包含的距離波數(shù),Wr (?)表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的距離窗函數(shù),Wa( ?)表示非理想 軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的方位窗函數(shù),X表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非 理想軌跡SAR的方位向采樣位置,K r。表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的 中心波數(shù),且K rc = 4Jif c/C,f c表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的載頻,C表 示光速,R(X;r n)表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR中不包含運(yùn)動(dòng)誤差的散射 點(diǎn)斜距,rn表示理想情況下方位中心時(shí)刻基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR到地面 的最短斜距,r n也表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR所在場(chǎng)景中任意一個(gè)點(diǎn)目 標(biāo)P(xn,r n)的縱坐標(biāo),Rr表示基于逆擴(kuò)展0mega-K算法的非理想軌跡SAR的距離向采樣位置。 [0065]步驟5,對(duì)相位誤差和距離誤差分別恢復(fù)后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)Ss (Ky,X)做方位向快速傅里葉變換(FFT),得到方位向快速傅里葉變換后的非理想軌跡SAR散 射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)SS(Ky,Kx);其中,Kx表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(R r,Kx)包含 的方位波數(shù),Ky表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)包含的距離波數(shù),X表示 基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR的方位信號(hào)采樣位置。
[0066]具體地,所述方位向快速傅里葉變換后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)SS (Ky,Kx),其表達(dá)式為:
[0068]其中,Wr( ?)表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的距離窗函數(shù),Wa (?)表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的方位窗函數(shù),Kx表示非理想軌跡 SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)包含的方位波數(shù),Ky表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域 信號(hào)SS (Rr,Kx)包含的距離波數(shù),Krc表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS (Rr,Kx)的中 心波數(shù),xn表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR所在場(chǎng)景中任意一個(gè)點(diǎn)目標(biāo)P(x n, rn)的橫坐標(biāo),rn表示理想情況下方位中心時(shí)刻基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR到 地面的最短斜距,r n也表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR所在場(chǎng)景中任意一個(gè) 點(diǎn)目標(biāo)P(Xn,r n)的縱坐標(biāo),Rr表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR的距離向采樣 位置。
[0069]步驟6,對(duì)方位向快速傅里葉變換后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)SS(Ky,Kx) 進(jìn)行逆向擴(kuò)展Stolt插值(IESI)處理,得到逆向擴(kuò)展Stolt插值處理后的非理想軌跡SAR散 射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào));其中,1^表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(R r,Kx)包含 的方位波數(shù),Ky表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(R r,Kx)包含的距離波數(shù)。
[0070]具體地,非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)包含的方位波數(shù)的K x和非 理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)包含的距離波數(shù)Ky之間的映射關(guān)系為:
[0072]其中,-表示映射,Kx表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,K x)包含的方 位波數(shù),Ky表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)包含的距離波數(shù),K r。表示非理 想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,KX)的中心波數(shù),R r表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非 理想軌跡SAR的距離向采樣位置。
[0073]本發(fā)明采用逆向擴(kuò)展Stolt插值(IESI)處理法,能夠解決逆頻域算法引起的距離 單元徙動(dòng)(RCM)問題;所述逆向擴(kuò)展Sto 11插值(IESI)處理后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù) 域信號(hào)姑(尤,&),其表達(dá)式為:
[0075]其中,Kr表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的距離波數(shù),K x表示非 理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS (Rr,Kx)包含的方位波數(shù),Ky表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn) 的波數(shù)域信號(hào)SS(R r,Kx)包含的距離波數(shù),Wr( ?)表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào) SS(Rr,Kx)的距離窗函數(shù),W a( ?)表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的方位 窗函數(shù),心表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR所在場(chǎng)景中任意一個(gè)點(diǎn)目標(biāo)P(x n, rn)的橫坐標(biāo),rn表示理想情況下方位中心時(shí)刻基于逆擴(kuò)展0mega-K算法的非理想軌跡SAR到 地面的最短斜距,r n也表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR所在場(chǎng)景中任意一個(gè) 點(diǎn)目標(biāo)P ( Xn,rn)的縱坐標(biāo)。
[0076] 步驟7,設(shè)定距離解壓縮函數(shù)HdeR,并對(duì)逆向擴(kuò)展Stolt插值(IESI)處理后的非理想 軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)#(/dj進(jìn)行距離解壓縮,得到距離解壓縮后的非理想軌跡SAR 散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)。
[0077] 具體地,設(shè)定距離解壓縮函數(shù)HdeR,其表達(dá)式為:
[0079] 其中,C表示光速,Kr表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的距離波 數(shù),K r。表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,KX)的中心波數(shù),y表示非理想軌跡 SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,KX)的距離向調(diào)頻率。
[0080] 步驟8,對(duì)距離解壓縮后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)進(jìn)行方位向逆快速傅 里葉變換(IFFT),得到方位向逆快速傅里葉變換后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào) ST(K .X) 〇
[0081] 具體地,所述方位向逆快速傅里葉變換后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào) 蔽(恧,),其表達(dá)式為:
[0082] X) = Wr (Kr) (X)exp[-./X,i?(X;r")] ? exp{-7Xri. sm0o ? X}
[0083]其中,Kr表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的距離波數(shù),0 Q表示非 理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的方位中心時(shí)刻斜視角,Wr( ?)表示非理想軌 跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的距離窗函數(shù),W a( ?)表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波 數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的方位窗函數(shù),X表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR的方位 向采樣位置,R(X;r n)表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR中不包含運(yùn)動(dòng)誤差的 散射點(diǎn)斜距,rn表示理想情況下方位中心時(shí)刻基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR到 地面的最短斜距,r n也表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR所在場(chǎng)景中任意一個(gè) 點(diǎn)目標(biāo)P(Xn,r n)的縱坐標(biāo),Rr表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR的距離向采樣 位置,K rc表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS (Rr,Kx)的中心波數(shù)。
[0084]步驟9,對(duì)方位向逆快速傅里葉變換后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào) 到U丨進(jìn)行距離向逆快速傅里葉變換(IFFT),得到基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡 SAR回波(尺,);.其中,rn表示理想情況下方位中心時(shí)刻基于逆擴(kuò)展0mega-K算法的非理 想軌跡SAR到地面的最短斜距。
[0085] 具體地,所述基于逆擴(kuò)展〇111683-1(算法的非理想軌跡541?回波8 8(1^,乂;1'11),其表達(dá) 式為:
[0087] 其中,Rr表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR的距離向采樣位置,X表示 基于逆擴(kuò)展〇mega-K算法的非理想軌跡SAR的方位向采樣位置,r n表示理想情況下方位中心 時(shí)刻基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR到地面的最短斜距,^表示基于逆擴(kuò)展 0mega-K算法的非理想軌跡SAR所在場(chǎng)景中任意一個(gè)點(diǎn)目標(biāo)P(x n,rn)的橫坐標(biāo),R(X;rn)表示 基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR中不包含運(yùn)動(dòng)誤差的散射點(diǎn)斜距,W r( ?)表示非 理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS (Rr,Kx)的距離窗函數(shù),Wa( ?)表示非理想軌跡SAR散射 點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的方位窗函數(shù),R表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR 到場(chǎng)景中點(diǎn)目標(biāo)P( xn,rn)的斜距,C表示光速,^表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡 SAR發(fā)射信號(hào)的脈沖寬度,La表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR的合成孔徑長(zhǎng) 度,A表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR的發(fā)射信號(hào)波長(zhǎng)。
[0088]通過以下實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)本發(fā)明方法作進(jìn)一步驗(yàn)證說明。
[0089]( -)點(diǎn)目標(biāo)仿真結(jié)果與分析
[0090] 參照?qǐng)D5,為本發(fā)明方法的仿真場(chǎng)景布點(diǎn)示意圖;如圖5所示,仿真場(chǎng)景為3X3的點(diǎn) 陣,對(duì)應(yīng)的地面場(chǎng)景大小為600mX600m,0為場(chǎng)景中心點(diǎn)目標(biāo),P為邊界點(diǎn)目標(biāo);然后采用表1 的參數(shù)進(jìn)行仿真。
[0091] 表1仿真參數(shù)
[0093]首先,為了驗(yàn)證本發(fā)明方法在特殊情況下是否成立,采用本發(fā)明方法產(chǎn)生邊界點(diǎn) 目標(biāo)P在理想軌跡下(不包含運(yùn)動(dòng)誤差時(shí))的回波信號(hào),接著使用Omega-K算法進(jìn)行成像,成 像結(jié)果如圖6(a)所示,圖6(a)為使用本發(fā)明方法得到邊界點(diǎn)目標(biāo)P在理想軌跡下的回波信 號(hào)并使用Omega-K算法得到成像示意圖;從圖6(a)看出點(diǎn)目標(biāo)P聚焦效果良好,并呈現(xiàn)理想 "十字"狀,證明在不考慮基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR運(yùn)動(dòng)誤差時(shí),利用本發(fā) 明方法生成的點(diǎn)目標(biāo)回波是正確的。
[0094]接著,在理想軌跡中加入垂直航跡方向的運(yùn)動(dòng)誤差(非理想軌跡),其振幅為10m, 波數(shù)為〇.〇llrad/S,然后使用傳統(tǒng)的時(shí)頻混合方法產(chǎn)生非理想軌跡下邊界點(diǎn)目標(biāo)P的回波 信號(hào)并進(jìn)行成像,得到的成像結(jié)果如圖6(b)所示,圖6(b)為使用傳統(tǒng)的時(shí)頻混合方法產(chǎn)生 非理想軌跡下邊界點(diǎn)目標(biāo)P的回波信號(hào)并進(jìn)行成像得到的成像示意圖;由于忽略了與方位 相關(guān)的運(yùn)動(dòng)誤差,導(dǎo)致邊界點(diǎn)目標(biāo)P最終無法聚焦。與之對(duì)比,使用本發(fā)明方法產(chǎn)生非理想 軌跡下邊界點(diǎn)目標(biāo)P的回波信號(hào)并進(jìn)行成像,得到的成像結(jié)果如圖6(c)所示,圖6(c)為使用 本發(fā)明方法產(chǎn)生非理想軌跡下邊界點(diǎn)目標(biāo)P的回波信號(hào)并進(jìn)行成像得到的成像示意圖;所 以,本發(fā)明方法考慮了與方位相關(guān)的運(yùn)動(dòng)誤差后獲得的最終成像主副瓣分離,聚焦效果良 好。
[0095](二)面目標(biāo)仿真結(jié)果與分析
[0096]采用真實(shí)SAR成像充當(dāng)基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR回波仿真場(chǎng)景, 對(duì)應(yīng)的地面場(chǎng)景大小為600mX600m,同樣采用表1的參數(shù)進(jìn)行仿真,然后分別對(duì)比使用時(shí)頻 混合獲取方法和本發(fā)明方法在非理想軌跡(包含垂直航跡的運(yùn)動(dòng)誤差,誤差振幅為l〇m,波 數(shù)為0.01 lrad/s)下對(duì)最終成像結(jié)果的影響。
[0097] 分別使用傳統(tǒng)時(shí)頻混合獲取方法和本發(fā)明方法,生成面目標(biāo)場(chǎng)景在非理想軌跡下 的回波,并用Omega-K算法分別進(jìn)行成像,其結(jié)果依次如圖7(a)、圖7(b)所示,圖7(a)為使用 傳統(tǒng)時(shí)頻混合獲取方法生成面目標(biāo)場(chǎng)景在非理想軌跡下的回波并用Omega-K算法得到的成 像示意圖,圖7(b)為使用本發(fā)明方法生成面目標(biāo)場(chǎng)景在非理想軌跡下的回波并用Omega-K 算法得到的成像示意圖。
[0098] 為了區(qū)分傳統(tǒng)時(shí)頻混合方法和本發(fā)明方法對(duì)最終成像結(jié)果的影響,分別對(duì)圖7(a) 和圖7(b)中的強(qiáng)散射點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行放大,結(jié)果依次如圖7(c)、圖7(d)所示,圖7(c)為圖7(a)中 強(qiáng)散射點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行放大后的結(jié)果示意圖,圖7(d)為圖7(b)中強(qiáng)散射點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行放大后的結(jié) 果示意圖;由于本發(fā)明方法考慮了方位相關(guān)的運(yùn)動(dòng)誤差,其成像聚焦效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)時(shí) 頻混合方法。
[0099]綜上所述,仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本發(fā)明的正確性,有效性和可靠性。
[0100]顯然,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍;這樣,倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi),則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR回波獲取方法,其特征在于,包括以 下步驟: 步驟1,建立基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR成像幾何模型,得到基于逆擴(kuò)展 Omega-K算法的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)信號(hào)ss(Rr,X);其中,Rr表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法 的非理想軌跡SAR的距離向采樣位置,X表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR的方 位向采樣位置; 步驟2,對(duì)基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)信號(hào)ss (Rr,X)做方位向快速 傅里葉變換,得到基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr, Kx);其中,Kx表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS (Rr,Kx)包含的方位波數(shù); 步驟3,設(shè)定方位向解壓縮函數(shù)HdeA,并對(duì)基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR散 射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)進(jìn)行方位向解壓縮,得到方位向解壓縮后的非理想軌跡SAR散 射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)k 步驟4,對(duì)方位向解壓縮后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)依次進(jìn)行相 位誤差恢復(fù)和距離誤差恢復(fù),得到相位誤差和距離誤差分別恢復(fù)后的非理想軌跡SAR散射 點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)Ss(Ky,X);其中,X表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR的方位向采 樣位置,K y表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)包含的距離波數(shù); 步驟5,對(duì)相位誤差和距離誤差分別恢復(fù)后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)Ss(Ky, X)做方位向快速傅里葉變換,得到方位向快速傅里葉變換后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù) 域信號(hào) SS(Ky,Kx); 步驟6,對(duì)方位向快速傅里葉變換后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)SS(Ky,Kx)進(jìn)行 逆向擴(kuò)展Stolt插值處理,得到逆向擴(kuò)展Stolt插值處理后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域 信號(hào)#(A' 步驟7,設(shè)定距離解壓縮函數(shù)HdeR,并對(duì)逆向擴(kuò)展Stolt插值處理后的非理想軌跡SAR散 射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)#(HJ進(jìn)行距離解壓縮,得到距離解壓縮后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波 數(shù)域信號(hào); 步驟8,對(duì)距離解壓縮后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)進(jìn)行方位向逆快速傅里葉 變換,得到方位向逆快速傅里葉變換后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào) 步驟9,對(duì)方位向逆快速傅里葉變換后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)5?(尾,X)進(jìn) 行距離向逆快速傅里葉變換,得到基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR回波 叫式,龍r,);其中,rn表示理想情況下方位中心時(shí)刻基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡 SAR到地面的最短斜距。2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR回波獲取方法, 其特征在于,在步驟1中,所述建立基于逆擴(kuò)展〇mega-K算法的非理想軌跡SAR成像幾何模 型,具體為:設(shè)定在理想情況下,基于逆擴(kuò)展〇mega-K算法的非理想軌跡SAR沿X軸正方向做 直線運(yùn)動(dòng),方位中心時(shí)刻基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR到地面的最短斜距為 rn,P(xn,rn)為基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR所在場(chǎng)景中任意一個(gè)點(diǎn)目標(biāo),基于 逆擴(kuò)展〇mega-K算法的非理想軌跡SAR所在場(chǎng)景中任意一個(gè)點(diǎn)目標(biāo)P(x n,rn)的橫坐標(biāo)為xn, 基于逆擴(kuò)展〇mega-K算法的非理想軌跡SAR所在場(chǎng)景中任意一個(gè)點(diǎn)目標(biāo)P( xn,rn)的縱坐標(biāo)也 為。,基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR到點(diǎn)目標(biāo)P(Xn,rn)的斜距為R n;在某一情況 下,基于逆擴(kuò)展〇mega-K算法的非理想軌跡SAR的運(yùn)動(dòng)軌跡為一條沿X軸波動(dòng)的曲線,若方位 中心時(shí)刻基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR到地面的最短斜距,與理想情況下方位 中心時(shí)刻基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR到地面的最短斜距相差A(yù)r,且Ar辛0; 則該情況為非理想情況;基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR到場(chǎng)景中點(diǎn)目標(biāo)P(x n, rn)的斜距為R,與理想情況下基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR到場(chǎng)景中點(diǎn)目標(biāo)P (xn,rn)的斜距Rn相差A(yù)R,即R=Rn+AR;任意方位時(shí)刻點(diǎn)目標(biāo)P(x n,rn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)斜視角為 0 ins ; 所述基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)信號(hào)ss(Rr,X)表達(dá)式為: ss(Rr,X) =Sinc{A[Rr-rn] }Sinc{B[X-xn]} 其中,A表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)信號(hào)ss(Rr,X)的距離向調(diào)制振幅,B表示非理想軌跡 SAR散射點(diǎn)信號(hào)ss(Rr,X)的方位向調(diào)制振幅,Sine {?}表示沖激函數(shù),rn基于逆擴(kuò)展Omega-K 算法的非理想軌跡SAR到點(diǎn)目標(biāo)P (xn,rn)的斜距,P (xn,rn)為基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非 理想軌跡SAR所在場(chǎng)景中任意一個(gè)點(diǎn)目標(biāo), Xn表示點(diǎn)目標(biāo)P(Xn,rn)的方位向聚焦位置,Rr表 示基于逆擴(kuò)展〇mega-K算法的非理想軌跡SAR的距離向采樣位置,X表示基于逆擴(kuò)展Omega-K 算法的非理想軌跡SAR的方位向采樣位置。3. 如權(quán)利要求1所述的一種基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR回波獲取方法, 其特征在于,在步驟2中,所述基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信 號(hào)SS(R r,Kx),其表達(dá)式為: SS(Rr,Kx) =ffa(Kx) ? Sinc{A[Rr-rn]}exp{-jKxXn} 其中,Wa( ?)表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的方位窗函數(shù),Kx表示 非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)包含的方位波數(shù),Sinc{ ? }表示沖激函數(shù),,A 表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)信號(hào)ss(Rr,X)的距離向調(diào)制振幅,Rr表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算 法的非理想軌跡SAR的距離向采樣位置,x n表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR 所在場(chǎng)景中任意一個(gè)點(diǎn)目標(biāo)P (xn,rn)的橫坐標(biāo),rn表示理想情況下方位中心時(shí)刻基于逆擴(kuò) 展Omega-K算法的非理想軌跡SAR到地面的最短斜距,r n也表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的 非理想軌跡SAR所在場(chǎng)景中任意一個(gè)點(diǎn)目標(biāo)P(Xn,r n)的縱坐標(biāo)。4. 如權(quán)利要求1所述的一種基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR回波獲取方法, 其特征在于,在步驟3中,所述設(shè)定方位向解壓縮函數(shù)HdeA和所述方位向解壓縮后的非理想 軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)紱(式,疋.),其表達(dá)式分別為:其中,Rr表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR的距離向采樣位置,Kx表示非理 想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,KX)包含的方位波數(shù),Kr表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的 波數(shù)域信號(hào)SS(R r,Kx)的距離波數(shù),Krc表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(R r,Kx)的 中心波數(shù),丫表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,K x)的距離向調(diào)頻率,Wa( ?)表 示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的方位窗函數(shù),Sinc{ ? }表示沖激函數(shù),xn 表示基于逆擴(kuò)展〇mega-K算法的非理想軌跡SAR所在場(chǎng)景中任意一個(gè)點(diǎn)目標(biāo)P(xn,rn)的橫 坐標(biāo),rn表示理想情況下方位中心時(shí)刻基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR到地面的 最短斜距,rn也表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR所在場(chǎng)景中任意一個(gè)點(diǎn)目標(biāo) P(xn,rn)的縱坐標(biāo)。5. 如權(quán)利要求1所述的一種基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR回波獲取方法, 其特征在于,在步驟4中,所述相位誤差和距離誤差分別恢復(fù)后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波 數(shù)域信號(hào)Ss(K y,X),其得到過程為: 4a)對(duì)方位向解壓縮后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)K(/?.. A:,)進(jìn)行方位向劃 分,得到N個(gè)方位子塊,并對(duì)每個(gè)方位子塊的兩端進(jìn)行補(bǔ)零,得到補(bǔ)零后的非理想軌跡SAR散 射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào);N為自然數(shù); 4b)對(duì)補(bǔ)零后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)進(jìn)行方位向逆快速傅里葉變換,得到 方位時(shí)域SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào),并將方位時(shí)域SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)劃分為N個(gè)子波束;并 令i表示第i個(gè)子波束,且i的初值為1,i G {1,2,3,…,N},N表示方位時(shí)域SAR散射點(diǎn)波數(shù)域 信號(hào)劃分的子波束個(gè)數(shù); 4c)設(shè)定第i個(gè)子波束的誤差恢復(fù)函數(shù)Hpe(X;0i),并將第i個(gè)子波束Bi的方位時(shí)域SAR散 射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)乘以設(shè)定的第i個(gè)子波束的誤差恢復(fù)函數(shù)得到加入相位誤差后 第i個(gè)子波束Bi的方位時(shí)域SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào);其中,X表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的 非理想軌跡SAR的方位向采樣位置,0:表示第i個(gè)子波束仏對(duì)應(yīng)的中心斜視角; 4d)令i加1,重復(fù)子步驟4c),直到得到加入相位誤差后第N個(gè)子波束的方位時(shí)域SAR散 射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào),然后將此時(shí)得到的加入相位誤差后第1個(gè)子波束的方位時(shí)域SAR散射點(diǎn)波 數(shù)域信號(hào)到加入相位誤差后第N個(gè)子波束的方位時(shí)域SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信號(hào)進(jìn)行求和后做 距離向快速傅里葉變換,得到距離向快速傅里葉變換后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信 號(hào)Ss(K r,X),Ss(Ky,X)=Wr(Ky)wa(X)exp(-jKrc ? R(X;rn))exp(-jKy ? rn); 其中,Ky表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)包含的距離波數(shù),W r( ?)表 示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的距離窗函數(shù),Wa( ?)表示非理想軌跡SAR 散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的方位窗函數(shù),X表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡 SAR的方位向采樣位置,Krc表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,K X)的中心波數(shù), R(X;rn)表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR中不包含運(yùn)動(dòng)誤差的散射點(diǎn)斜距, r n表示理想情況下方位中心時(shí)刻基于逆擴(kuò)展Ome ga-K算法的非理想軌跡SAR到地面的最短 斜距,rn也表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR所在場(chǎng)景中任意一個(gè)點(diǎn)目標(biāo)P(x n, rn)的縱坐標(biāo),Rr表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR的距離向采樣位置。6. 如權(quán)利要求1所述的一種基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR回波獲取方法, 其特征在于,在步驟5中,所述方位向快速傅里葉變換后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域信 號(hào)SS(K y,Kx),其表達(dá)式為:其中,Wr( ?)表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的距離窗函數(shù),Wa( ?) 表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的方位窗函數(shù),Kx表示非理想軌跡SAR散 射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(R r,Kx)包含的方位波數(shù),Ky表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào) SS(Rr,Kx)包含的距離波數(shù),Kr。表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(R r,Kx)的中心波 數(shù),xn表示基于逆擴(kuò)展Ome ga-K算法的非理想軌跡SAR所在場(chǎng)景中任意一個(gè)點(diǎn)目標(biāo)P (xn,rn) 的橫坐標(biāo),rn表示理想情況下方位中心時(shí)刻基于逆擴(kuò)展〇mega-K算法的非理想軌跡SAR到地 面的最短斜距,r n也表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR所在場(chǎng)景中任意一個(gè)點(diǎn) 目標(biāo)P(Xn,r n)的縱坐標(biāo),Rr表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR的距離向采樣位 置。7. 如權(quán)利要求1所述的一種基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR回波獲取方法, 其特征在于,在步驟6中,所述逆向擴(kuò)展Stolt插值(IESI)處理后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波 數(shù)域信號(hào)這,其表達(dá)式為:其中,Kr表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的距離波數(shù),K x表示非理想 軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)包含的方位波數(shù),Ky表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波 數(shù)域信號(hào)SS(R r,Kx)包含的距離波數(shù),Wr( ?)表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS (Rr,Kx)的距離窗函數(shù),Wa( ?)表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的方位窗 函數(shù),x n表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR所在場(chǎng)景中任意一個(gè)點(diǎn)目標(biāo)P(xn, rn)的橫坐標(biāo),rn表示理想情況下方位中心時(shí)刻基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR 到地面的最短斜距,rn也表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR所在場(chǎng)景中任意一 個(gè)點(diǎn)目標(biāo)P (Xn,rn)的縱坐標(biāo)。8. 如權(quán)利要求1所述的一種基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR回波獲取方法, 其特征在于,在步驟7中,所述設(shè)定距離解壓縮函數(shù)Hd#,其表達(dá)式為:其中,C表示光速,Kr表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS (Rr,Kx)的距離波數(shù),Krc 表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,KX)的中心波數(shù),y表示非理想軌跡SAR散射 點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(R r,KX)的距離向調(diào)頻率。9. 如權(quán)利要求1所述的一種基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR回波獲取方法, 其特征在于,在步驟8中,所述方位向逆快速傅里葉變換后的非理想軌跡SAR散射點(diǎn)波數(shù)域 信號(hào)灰( 【,,X),其表達(dá)式為: 5J(^, ,Z) = (Z)exp[-/^(X;r")]-exp{-j^ 其中,Kr表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的距離波數(shù),0 Q表示非理想 軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的方位中心時(shí)刻斜視角,Wr( ?)表示非理想軌跡SAR 散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的距離窗函數(shù),Wa( ?)表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域 信號(hào)SS(Rr,Kx)的方位窗函數(shù),X表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR的方位向采 樣位置,R(X;r n)表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR中不包含運(yùn)動(dòng)誤差的散射 點(diǎn)斜距,rn表示理想情況下方位中心時(shí)刻基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR到地面 的最短斜距,r n也表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR所在場(chǎng)景中任意一個(gè)點(diǎn)目 標(biāo)P (xn,rn)的縱坐標(biāo),Rr表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR的距離向采樣位置, Kr。表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS (Rr,Kx)的中心波數(shù)。10. 如權(quán)利要求1所述的一種基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR回波獲取方法, 其特征在于,在步驟9中,所述基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR回波€_(式,, 其表達(dá)式為:其中,Rr表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR的距離向采樣位置,X表示基于 逆擴(kuò)展〇mega-K算法的非理想軌跡SAR的方位向采樣位置,rn表示理想情況下方位中心時(shí)刻 基于逆擴(kuò)展〇mega-K算法的非理想軌跡SAR到地面的最短斜距,x n表示基于逆擴(kuò)展Omega-K 算法的非理想軌跡SAR所在場(chǎng)景中任意一個(gè)點(diǎn)目標(biāo)P(Xn,rn)的橫坐標(biāo),R(X;r n)表示基于逆 擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR中不包含運(yùn)動(dòng)誤差的散射點(diǎn)斜距,Wr( ?)表示非理想軌 跡SAR散射點(diǎn)的波數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的距離窗函數(shù),W a( ?)表示非理想軌跡SAR散射點(diǎn)的波 數(shù)域信號(hào)SS(Rr,Kx)的方位窗函數(shù),R表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR到場(chǎng)景 中點(diǎn)目標(biāo)P( Xn,rn)的斜距,C表示光速,^表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR發(fā) 射信號(hào)的脈沖寬度,L a表示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR的合成孔徑長(zhǎng)度,入表 示基于逆擴(kuò)展Omega-K算法的非理想軌跡SAR的發(fā)射信號(hào)波長(zhǎng)。
【文檔編號(hào)】G01S7/41GK106054152SQ201610345313
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年5月23日
【發(fā)明人】梁毅, 丁金閃, 別博文, 邢孟道
【申請(qǐng)人】西安電子科技大學(xué), 西安中電科西電科大雷達(dá)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新研究院有限公司