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专利号: 2016111872417
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种地球同步轨道圆迹SAR水平面二维旁瓣抑制方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:获取在距离向采样时间t和方位向采样时间θ上的地球同步轨道圆迹SAR的原始数据s(t,θ),其中,方位向采样时间θ∈[-π,π);

步骤2:将地球同步轨道圆迹SAR的原始数据s(t,θ)进行距离向匹配滤波,得到距离向匹配滤波后的频率域信号sout(f,θ);

步骤3:对合成孔径时间内雷达波速扫描过的目标区域进行三维重采样,并确定每个采样点与雷达的参考距离ron(θ),其中ron(θ)=|rsn(θ)-r0|,r0=(x0,y0,z0)表示三维成像区域中聚焦点所在的位置;

步骤4:基于目标区域每一采样点上的距离ron(θ)对距离匹配滤波后频率域信号sout(f,θ)进行三维相位补偿;

步骤5:对三维相位补偿后信号进行距离向逆傅里叶变换;

步骤6:对步骤5得到的逆傅里叶变换后的信号进行相干叠加,得到三维信号Vmnl,并查看高度层聚焦点位置zI,I=1,2...n;

步骤7:取出步骤6中三维信号Vmnl的二维水平信号Vmn(zI),并将二维信号Vmn进行归一化处理;

步骤8:根据步骤7得到的归一化的二维信号Vmn及GEOCSAR的二维水平分辨率,确定理想输出的低旁瓣信号Gmn、理想输出的主瓣的格点数及位置,主瓣为零阶Bessel函数形式,旁瓣幅度设为零;

步骤9:设置xy平面二维滤波器Fmn,将步骤7得到的归一化的二维信号Vmn和步骤8得到的理想输出的低旁瓣信号Gmn通过最小二乘的迭代解法解算VmnFmn=Gmn得到滤波器中Fmn各系数;

步骤10:通过该滤波器输出zi高度层二维旁瓣抑制滤波后的GEOCSAR信号,对每一个聚焦高度层进行步骤8至步骤9的循环处理,即可得到每个目标点二维水平旁瓣抑制后的聚焦信号。

2.根据权利要求1所述的地球同步轨道圆迹SAR水平面二维旁瓣抑制方法,其特征在于:所述步骤2中进行距离向采样时间域匹配滤波的方法:利用t0时延的回波信号对原始数据s(t,θ)在距离向进行匹配滤波:sout(f,θ)=FFTt(s0(t,θ))*FFTt(s*(-t,θ));

其中,FFTt表示对t进行快速傅里叶变换,f为t的频率域,sout(f,θ)是GEOCSAR距离匹配滤波后的频率信号,s(t,θ)是获取的原始GEOCSAR信号,s0(t,θ)是t0时延的信号,即t0时刻的回波信号。

3.根据权利要求1所述的地球同步轨道圆迹SAR水平面二维旁瓣抑制方法,其特征在于:所述步骤3中对三维目标区域进行重采样的方法:在对目标区域进行采样时,其参考系是坐标原点位于地心的地固坐标系,X轴指向北极,Z轴指向卫星的地球静止点,Y轴垂直于YZ平面,z向采样间隔小于高度向分辨率c/2B,x,y向采样间隔小于水平向分辨率采样后的目标区域每个采样点标识为(x0,y0,z0)。

4.根据权利要求1所述的地球同步轨道圆迹SAR水平面二维旁瓣抑制方法,其特征在于:所述步骤4中的三维相位补偿的方法,对距离向采样时间匹配滤波后的频率信号进行三维相位补偿:vn(f,θ)=sout(f,θ)·exp(jω2ron(θ)/c);

其中,vn(f,θ)为相位补偿后的距离向频率域GEOCSAR信号,j表示数据的虚部,ω为雷达载频的角频率,c为光速,ω/c为距离向波数,ron(θ)=|rsn(θ)-r0|,rsn(θ)表示,r0=(x0,y0,z0)表示三维成像区域中聚焦点所在的位置。

5.根据权利要求1所述的地球同步轨道圆迹SAR水平面二维旁瓣抑制方法,其特征在于:所述步骤5中逆傅里叶变换的方法:vnt(t,θ)=IFFTt(vn(f,θ));

其中,vnt(t,θ)表示三维相位补偿后的时间域GEOCSAR信号,IFFTt表示对t进行逆傅里叶变换,vn(f,θ)表示相位补偿后的距离向频率域GEOCSAR信号。

6.根据权利要求1所述的地球同步轨道圆迹SAR水平面二维旁瓣抑制方法,其特征在于:所述步骤6进行相干叠加的方法:其中,Vmnl(x,y,z)表示三维目标区域每个数据点相干叠加后的信号,vnt(t,θ)表示表示三维相位补偿后的时间域GEOCSAR信号,Na表示距离向采样时间采样点数,Nr表示方位向采样点数。

7.根据权利要求1所述的地球同步轨道圆迹SAR水平面二维旁瓣抑制方法,其特征在于:所述步骤9中,通过最小二乘的迭代解法解算VmnFmn=Gmn得到滤波器中各系数的方法:步骤91:确定第J次最小特征值P(J);

设置初始值,P(0)=0,F(1)=(VTV)-1(VTG),其中,F表示二维滤波器,T表示转置,V表示为归一化的二维矩阵信号值Vmn,G为理想输出的低旁瓣信号,其中,G的主瓣为零阶Bessel函数形式,旁瓣幅度设为零;则第J次迭代最小特征值P(J)为:步骤92:基于P(J),利用最小二乘法确定第J+1次迭代的F(J+1)值;

F(J+1)=(VTV)-1(VTG+F(J)P(J));

步骤93:设置阈值ε,当||F(J+1)-F(J)||<ε时结束,否则返回步骤91。