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专利号: 2020100444864
申请人: 华侨大学
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:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种曲线运动轨迹SAR的切比雪夫斜距模型和Chirp Scaling成像方法,其特征在于,包括:依据SAR系统的几何模型和运动方程建立曲线运动轨迹模式下的斜距表达式;

对斜距表达式用切比雪夫多项式进行四阶近似,并按慢时间的幂级数排列,得到切比雪夫四阶近似斜距;

将切比雪夫四阶近似斜距等效为双曲斜距方程;

将双曲斜距方程对应的SAR回波信号变换到距离频域进行距离走动校正,得到距离走动校正的SAR信号;

将距离走动校正的SAR信号变换到距离多普勒域,构造Chirp Scaling函数,进行CS处理,以调整不同斜距的距离徙动弯曲度,得到CS处理后的信号;

将CS处理后的信号变换到二维频域,进行距离徙动校正、距离压缩和二次距离压缩,得到距离徙动校正、距离压缩和二次距离压缩后的信号;

将距离徙动校正、距离压缩和二次距离压缩后的信号再次变换到距离多普勒域,进行方位压缩和剩余相位补偿;最后变换到二维时域得到聚焦图像。

2.根据权利要求1所述的曲线运动轨迹SAR的切比雪夫斜距模型和ChirpScaling成像方法,其特征在于,依据SAR系统的几何模型和运动方程建立曲线运动轨迹模式下的斜距表达式,所述斜距表达式如下:其中,(Vx,Vy,Vz)和(ax,ay,az)分别是平台的三维速度和加速度,(x0,y0,0)是目标P0的位置,H是雷达的初始飞行高度,ta是慢时间。

3.根据权利要求2所述的曲线运动轨迹SAR的切比雪夫斜距模型和Chirp Scaling成像方法,其特征在于,对斜距表达式用切比雪夫多项式进行四阶近似,并按慢时间的幂级数排列,得到切比雪夫四阶近似斜距,具体包括:将慢时间进行归一化处理,即令: x∈[-1,1]

其中,Tsyn是合成孔径时间;

将x代入所述斜距表达式,并用切比雪夫多项式进行四阶近似,得到:

其中,Ti(x)是切比雪夫多项式,αi是切比雪夫系数,n=4是展开的阶数。

将 代入R(x),并按照ta的幂级数排列,得到基于切比雪夫多项式的斜距表达式如下:RC(ta)=β0+β1ta+β2ta2+β3ta3+β4ta4

其中,β0=α0/2-α2+α4,β1=2(α1-3α3)/Tsyn,

4.根据权利要求3所述的曲线运动轨迹SAR的切比雪夫斜距模型和Chirp Scaling成像方法,其特征在于,将切比雪夫4阶近似斜距等效为双曲斜距方程,所述等效双曲斜距方程如下:其中,Req=β0是等效最近斜距, 是等效速度,x=β1是距离走动参数,δ=β3,是高次项系数。

5.根据权利要求4所述的曲线运动轨迹SAR的切比雪夫斜距模型和Chirp Scaling成像方法,其特征在于,将双曲斜距方程对应的SAR回波信号变换到距离频域,变换到距离频域进行距离走动校正,得到距离走动校正的SAR信号,具体为,所述距离走动校正的SAR信号为SAR回波信号的距离频域表达式S(fr,ta)与距离走动校正函数Hlrwc相乘,所述SAR回波信号的距离频域表达式S(fr,ta)和距离走动校正函数Hlrwc分别如下:其中,fr为距离向频率变量,Ur(fr)和ua(ta)分别是距离向的谱包络和方位向的时域包络,fa是载波频率,c是光速,Kr是调频斜率,j是虚数单位,χo是场景中心位置(Xo,Yo,0)对应的距离走动参数。

6.根据权利要求5所述的曲线运动轨迹SAR的切比雪夫斜距模型和Chirp Scaling成像方法,其特征在于,将距离走动校正的SAR信号变换到距离多普勒域,构造Chirp Scaling函数,进行CS处理,以调整不同斜距的距离徙动弯曲度,得到CS处理后的信号,具体为将距离走动校正的SAR信号变换到距离多普勒域得到s1(tr,fa),然后与CS函数相乘,以调整不同斜距的距离徙动曲线弯曲度,所述s1(tr,fa)和CS函数分别表示如下:其中,ur(tr)和Ua(fa)分别是距离向的时域包络和方位向的谱包络,tr是快时间,λ是载波波长,fa是方位向频率,Rref参考点处的斜距,一般选择场景中心作为参考点;

驻留相位点

瞬时斜距

Chirp Scaling因子

新的调频斜率

7.根据权利要求6所述的曲线运动轨迹SAR的切比雪夫斜距模型和Chirp Scaling成像方法,其特征在于:将CS处理后的信号变换到二维频域,进行距离徙动校正、距离压缩和二次距离压缩,得到距离徙动校正、距离压缩和二次距离压缩后的信号,具体为:将CS处理后的信号变换到二维频域得到二维频谱S(fr,fa),然后依次与距离徙动校正函数Hrcmc、距离压缩和二次距离压缩函数Hrc+src相乘,得到距离徙动校正、距离压缩和二次距离压缩后的信号,各函数的具体表达式如下:

8.根据权利要求7所述的曲线运动轨迹SAR的切比雪夫斜距模型和Chirp Scaling成像方法,其特征在于,将距离徙动校正、距离压缩和二次距离压缩后的信号再次变换到距离多普勒域,进行方位压缩和剩余相位补偿,最后变换到二维时域得到聚焦图像,具体为将权利要求7将距离徙动校正、距离压缩和二次距离压缩后的信号再次变换到距离多普勒域,距离多普勒域的信号表达式s2(tr,fa),与方位压缩和剩余相位补偿函数Haz相乘,进行方位压缩和剩余相位补偿进行方位压缩和剩余相位补偿后,最后变换到二维时域得到聚焦图像,所述距离多普勒域的信号表达式s2(tr,fa)、方位压缩和剩余相位补偿函数Haz具体如下: