CN110221295A - 一种补偿调频连续波圆周sar脉内运动的成像方法 - Google Patents
一种补偿调频连续波圆周sar脉内运动的成像方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110221295A CN110221295A CN201910523793.8A CN201910523793A CN110221295A CN 110221295 A CN110221295 A CN 110221295A CN 201910523793 A CN201910523793 A CN 201910523793A CN 110221295 A CN110221295 A CN 110221295A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- frequency modulation
- arteries
- veins
- signal
- circumference sar
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
- G01S13/9004—SAR image acquisition techniques
- G01S13/9017—SAR image acquisition techniques with time domain processing of the SAR signals in azimuth
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
- G01S13/9004—SAR image acquisition techniques
- G01S13/9011—SAR image acquisition techniques with frequency domain processing of the SAR signals in azimuth
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
本发明属于合成孔径雷达成像技术领域,公开了一种补偿调频连续波圆周SAR脉内运动的成像方法,本发明通过在成像过程中增加一个仅和调频连续波圆周SAR成像***参数有关的判决过程来快速判定此***在时域方法成像过程中是否可以忽略脉内运动,并指导选取合适的成像方法,若可以忽略脉内运动,采用脉冲体制圆周SAR时域方法来成像,反之,对于不能忽略脉内运动的情况,采用本发明的通过在距离域补偿脉内运动引起的距离偏移误差的时域方法来成像。本发明解决了调频连续波圆周SAR成像***在时域方法成像过程中停‑走‑停近似不再有效以及是否可以忽略脉内运动的问题,实现了调频连续波圆周SAR时域方法高效高分辨成像。
Description
技术领域
本发明属于合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像技术领域,涉及SAR时域成像方法中的一种补偿调频连续波圆周SAR脉内运动的成像方法。
背景技术
圆周SAR,顾名思义,即SAR平台以被观测场景中心为圆心,在场景上方的某一固定高度围绕观测场景做圆周运动,在这个过程中雷达波束以特定俯视角始终指向观测场景并获取观测场景数据。圆周SAR作为一种新的成像模式,通过360°的孔径积累,目标方位频谱得到展宽,理想情况下,其图像分辨率可达到亚波长量级;同时,圆周SAR平台做圆周运动形成二维合成孔径,使其具有三维成像能力。调频连续波技术和圆周SAR相结合的成像体制,不仅具有亚波长高分辨率和三维成像能力,还具有体积小、重量轻、成本低等脉冲条带SAR不可比拟的优势。调频连续波圆周SAR能为战场态势分析、侦察评估、资源勘探、地形勘探和灾害预测与评估等应用提供高分辨率图像,在军事和民事领域具有广阔的应用前景。
调频连续波圆周SAR虽然在高分辨成像方面具有巨大潜力,但要发挥出这些潜力仍面临巨大挑战。针对圆周SAR运动轨迹的特殊性,对比文件“陈乐平.机载圆周合成孔径雷达成像技术研究[D].长沙:国防科技大学博士学位论文,2018.”提出了一种适用于圆周SAR成像的时域后向投影(Back Projection,BP)方法。该方法由于成像精度高、成像处理过程简单、不受SAR运动轨迹的限制,非常适合圆周SAR成像。但该时域BP方法基于脉冲体制,即脉冲持续时间非常短,忽略了脉内平台的走动而采用了停-走-停近似,若仍采用此BP方法对可以忽略脉内运动的调频连续波圆周SAR成像,将可以得到质量较好的成像结果,然而,若同样采用此BP方法对不能忽略脉内运动的调频连续波圆周SAR成像,脉内运动引入的距离偏移误差由于没有被补偿,将得不到高分辨率的图像,且此类时域方法在成像过程中由于没有判决过程能简单直接的快速判定是否可以忽略脉内运动对成像结果的影响,使得调频连续波圆周SAR时域方法成像不能快速实施。
发明内容
本发明的目的是,针对调频连续波圆周SAR时域方法成像过程中停-走-停近似不再有效以及是否可以忽略脉内平台运动的问题,提供一种补偿调频连续波圆周SAR脉内运动的成像方法,即改进的时域BP方法,该成像方法通过在成像过程中增加一个仅和调频连续波圆周SAR成像***参数有关的判决过程来快速判定是否可以忽略脉内运动,并指导选取合适的成像方法,同时,对于不能忽略脉内运动的情况,通过在距离域补偿调频连续波圆周SAR脉内平台的运动,实现了调频连续波圆周SAR时域方法高效高分辨成像。
为达到上述目的,本发明是通过以下技术方案实现的:
一种补偿调频连续波圆周SAR脉内运动的成像方法,具体包括下列步骤:
步骤1获取调频连续波圆周SAR回波信号,包括调频连续波圆周SAR成像***参数初始化及调频连续波圆周SAR回波信号建模,基于以下步骤:
(1.1)调频连续波圆周SAR成像***参数初始化:雷达平台圆形运动轨迹半径为R,高度为H,方位向观测角为θ,雷达天线相位中心位置A为(xr,yr,H),其中xr、yr和H分别为位置A的x轴、y轴和z轴坐标,A的坐标也可以表示为(Rcosθ,Rsinθ,H);地平面的圆形观测场景半径为Ra,场景中任意一个点目标P的坐标为(x,y,0),也可表示为其中r和分别为目标P的径向半径和方位角;雷达运动角速度为ω,载机速度V=Rω,t时刻对应的方位观测角为θ=ωt,全时间其中tm表示慢时间,为快时间;
(1.2)调频连续波圆周SAR回波信号建模:雷达位置A与目标P之间的瞬时斜距Rr为:
计算Rr在快时间处的一阶泰勒展开为:
其中,
Rcen为停-走-停近似下的瞬时斜距,即脉冲体制圆周SAR的瞬时斜距,为调频连续波圆周SAR脉内运动引入的距离徙动误差,也是脉冲圆周SAR忽略的误差;
雷达发射信号为线性调频信号时,目标P的回波信号为:
其中,rect(·)为矩形窗函数,c为光速,Tp为脉冲持续时间,且fc为载频,Kr调频率,且Kr=B/Tp,B为雷达发射信号带宽;
步骤2解线频调处理以及残余视频相位消除和基频回波信号获取,基于以下步骤:
(2.1)解线频调处理:回波信号与参考信号的共轭相乘得到差频信号为:
其中,参考信号为:
Rref为参考距离,取为场景中心处目标与雷达之间的瞬时斜距,RΔ=Rr-Rref;差频信号中的最后一个指数项为残余视频相位项;
(2.2)残余视频相位消除和基频回波信号获取:对差频信号进行距离向傅里叶变换并与指数项exp(-jπfi 2/Kr)相乘消除残余视频相位,其中fi=-2KrRΔ/c为差频频率,再对差频频率做逆傅里叶变换得到基频回波信号为:
其中,λ=fc/c为载波波长,RΔm=Rcen-Rref;
步骤3距离压缩并分析脉内平台运动引起的距离偏移误差,基于以下步骤:
(3.1)距离压缩:基频回波信号最后一个指数项中的系数为其最大值为4πB/2c,在毫米波段fc>>B/2,则4π/λ=4πfc/c>>4πB/2c,即基频回波信号中指数项对应的相位远小于对应的相位,此时,忽略基频信号中的最后一个指数项对成像的影响,然后沿距离向进行傅里叶变换得到距离压缩信号为:
(3.2)分析脉内运动引起的距离偏移误差:调频连续波圆周SAR脉内平台运动在距离域引起的频率偏移误差为Δfi=-2k1/λ,将其转换为距离偏移误差为:
其中,θm为慢时间tm对应的方位观测角,即θm=ωtm;
计算距离偏移误差ΔR1的最大值,即调频连续波圆周SAR脉内运动对场景中某一目标引起的最大距离偏移误差为:
上式中令r=Ra,即得到调频连续波圆周SAR脉内运动对整个观测场景引起的最大距离偏移误差,并将其与调频连续波圆周SAR场景中心处的理论平面分辨率Δρ′0相除得到脉内运动引起的最大距离偏移误差相对于分辨率的比值为ΔC,其中Δρ′0=2.4λ/(4πcosθd0),为调频连续波圆周SAR对场景中心目标的俯仰角,ΔC为:
步骤4判定调频连续波圆周SAR时域方法成像过程中是否可以忽略脉内运动并指导选取合适的成像方法:将调频连续波圆周SAR成像***参数带入ΔC的表达式中并计算ΔC的值,当调频连续波圆周SAR脉内运动引起的距离偏移误差小于一个距离分辨单元,即ΔC<1时,采用调频连续波圆周SAR时域方法成像过程中脉内运动引起的距离偏移误差可忽略不计,此时可以忽略脉内运动,并采用脉冲体制圆周SAR时域方法来成像,即采用停-走-停近似的时域成像方法来得到最终的调频连续波圆周SAR图像;反之,当调频连续波圆周SAR脉内运动引起的距离偏移误差大于或等于一个距离分辨单元,即ΔC≥1时,采用调频连续波圆周SAR时域方法成像过程中不能忽略脉内运动,此时需要对脉内运动进行额外的补偿,并采用本发明的补偿调频连续波圆周SAR脉内运动的成像方法来成像,继续下面的步骤;
步骤5成像场景网格划分,将雷达观测场景划分为大小一致的若干个单位网格,单位网格的大小要求小于场景中心处的理论平面分辨率Δρ′0,即Δx′<Δρ′0,Δy′<Δρ′0,其中,Δx′和Δy′分别为场景网格的距离向间隔和方位向间隔;
步骤6计算网格点在某一方位慢时刻包含了脉内平台运动引入的距离偏移误差的新的瞬时斜距R′,具体步骤为:
计算网格点在该方位时刻停-走-停近似下的瞬时斜距Rcen为:
计算脉内平台运动在距离域引入的距离偏移误差ΔR1为:
其中,Δfi=-2k1/λ为调频连续波圆周SAR脉内平台运动在距离域引起的频率偏移误差,θm为慢时间tm对应的方位观测角,即θm=ωtm;
计算新的瞬时斜距R′=Rcen+ΔR1;
步骤7根据新的瞬时斜距计算出该方位时刻的距离压缩信号在成像网格中相对应的位置,即将该方位时刻的距离压缩信号按照新的瞬时斜距投影到成像网格中,并记为S′if(fi,tm);
步骤8方位向相位补偿,得到某一方位时刻的子图像为:
其中,x′和y′为场景中的网格坐标,exp(j4πRΔm/λ)为方位向相位补偿函数;
步骤9得到最终的调频连续波圆周SAR图像,判断是否得到了所有方位时刻的子图像,即是否得到了方位向所有采样点处的子图像,若没有,进入下一方位时刻并重复上述步骤6~8,若得到了所有方位时刻的子图像,进行子图像相干叠加得到最终的调频连续波圆周SAR图像为:
其中,M为整个360°孔径内方位向的采样点数。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
第一,本发明提供的时域成像方法中的判决过程仅和调频连续波圆周SAR成像***参数有关,可用于快速判定一个实际的调频连续波圆周SAR成像***在采用时域方法成像过程中是否可以忽略脉内平台运动,进而指导选取合适的成像方法;
第二,本发明提供的时域成像方法补偿了调频连续波圆周SAR脉内平台运动引起的距离偏移误差,解决了调频连续波圆周SAR成像过程中停-走-停近似不再有效的问题,实现了高分辨成像处理,并获得了高质量的调频连续波圆周SAR图像。
附图说明
图1为本发明一种补偿调频连续波圆周SAR脉内运动的成像方法的总体框图。
具体实施方式
为了更好地说明本发明的技术方案,下面结合附图对本发明的实施方式作进一步地描述。
图1为本发明一种补偿调频连续波圆周SAR脉内运动的成像方法的总体框图,具体包括下列步骤:
步骤1获取调频连续波圆周SAR回波信号,涉及调频连续波圆周SAR成像***参数初始化及调频连续波圆周SAR回波信号建模,基于以下步骤:
(1.1)调频连续波圆周SAR成像***参数初始化:雷达平台圆形运动轨迹半径为R,高度为H,方位向观测角为θ,雷达天线相位中心位置A为(xr,yr,H),其中xr、yr和H分别为A的x轴、y轴和z轴坐标,A的坐标也可以表示为(Rcosθ,Rsinθ,H);地平面的圆形观测场景半径为Ra,场景中任意一个点目标P的坐标为(x,y,0),也可表示为其中r和分别为目标P的径向半径和方位角;雷达运动角速度为ω,载机速度V=Rω,t时刻对应的方位观测角为θ=ωt,全时间其中tm表示慢时间,为快时间;
(1.2)调频连续波圆周SAR回波信号建模:雷达位置A与目标P之间的瞬时斜距Rr为:
计算Rr在快时间处的一阶泰勒展开为:
其中,
Rcen为停-走-停近似下的瞬时斜距,为调频连续波圆周SAR脉内运动引入的距离徙动误差;
雷达发射信号为线性调频信号时,目标P的回波信号为:
其中,rect(·)为矩形窗函数,c为光速,Tp为脉冲持续时间,且fc为载频,Kr调频率,且Kr=B/Tp,B为雷达发射信号带宽;
步骤2解线频调处理以及残余视频相位消除和基频回波信号获取,基于以下步骤:
(2.1)解线频调处理:回波信号与参考信号的共轭相乘得到差频信号为:
其中,参考信号为:
Rref为参考距离,取为场景中心处目标与雷达之间的瞬时斜距,RΔ=Rr-Rref;差频信号中的最后一个指数项为残余视频相位项;
(2.2)残余视频相位消除和基频回波信号获取:对差频信号进行距离向傅里叶变换并与指数项exp(-jπfi 2/Kr)相乘消除残余视频相位,其中fi=-2KrRΔ/c为差频频率,再对差频频率做逆傅里叶变换得到基频回波信号为:
其中,λ=fc/c为载波波长,RΔm=Rcen-Rref;
步骤3距离压缩并分析脉内平台运动引起的距离偏移误差,基于以下步骤:
(3.1)距离压缩:基频回波信号最后一个指数项中的系数为其最大值为4πB/2c,在毫米波段fc>>B/2,则4π/λ=4πfc/c>>4πB/2c,即基频回波信号中指数项对应的相位远小于对应的相位,此时,忽略基频信号中的最后一个指数项对成像的影响,然后沿距离向进行傅里叶变换得到距离压缩信号为:
(3.2)分析脉内运动引起的距离偏移误差:调频连续波圆周SAR脉内平台运动在距离域引起的频率偏移误差为Δfi=-2k1/λ,将其转换为距离偏移误差为:
其中,θm为慢时间tm对应的方位观测角,即θm=ωtm;
计算距离偏移误差ΔR1的最大值,即调频连续波圆周SAR脉内运动对场景中某一目标引起的最大距离偏移误差为:
上式中令r=Ra,即得到调频连续波圆周SAR脉内运动对整个观测场景引起的最大距离偏移误差,并将其与调频连续波圆周SAR场景中心处的理论平面分辨率Δρ′0相除得到脉内运动引起的最大距离偏移误差相对于分辨率的比值为ΔC,其中Δρ′0=2.4λ/(4πcosθd0),为调频连续波圆周SAR对场景中心目标的俯仰角,ΔC为:
步骤4判定调频连续波圆周SAR时域方法成像过程中是否可以忽略脉内运动并指导选取合适的成像方法:将调频连续波圆周SAR成像***参数带入ΔC的表达式中并计算ΔC的值,当调频连续波圆周SAR脉内运动引起的距离偏移误差小于一个距离分辨单元,即ΔC<1时,采用调频连续波圆周SAR时域方法成像过程中脉内运动引起的距离偏移误差可忽略不计,此时可以忽略脉内运动,并采用脉冲体制圆周SAR时域方法来成像,即采用停-走-停近似的时域成像方法来得到最终的调频连续波圆周SAR图像;反之,当调频连续波圆周SAR脉内运动引起的距离偏移误差大于或等于一个距离分辨单元,即ΔC≥1时,采用调频连续波圆周SAR时域方法成像过程中不能忽略脉内运动,此时需要对脉内运动进行额外的补偿,并采用本发明的补偿调频连续波圆周SAR脉内运动的成像方法来成像,继续下面的步骤;
步骤5成像场景网格划分,将雷达观测场景划分为大小一致的若干个单位网格,单位网格的大小要求小于场景中心处的理论平面分辨率Δρ′0,即Δx′<Δρ′0,Δy′<Δρ′0,其中,Δx′和Δy′分别为场景网格的距离向间隔和方位向间隔;
步骤6计算网格点在某一方位慢时刻包含了脉内平台运动引入的距离偏移误差的新的瞬时斜距R′,具体步骤为:
计算网格点在该方位时刻停-走-停近似下的瞬时斜距Rcen为:
计算脉内平台运动在距离域引入的距离偏移误差ΔR1为:
其中,Δfi=-2k1/λ为调频连续波圆周SAR脉内平台运动在距离域引起的频率偏移误差,θm为慢时间tm对应的方位观测角,即θm=ωtm;
计算新的瞬时斜距R′=Rcen+ΔR1;
步骤7根据新的瞬时斜距计算出该方位时刻的距离压缩信号在成像网格中相对应的位置,即将该方位时刻的距离压缩信号按照新的瞬时斜距投影到成像网格中,并记为S′if(fi,tm);
步骤8方位向相位补偿,得到某一方位时刻的子图像为:
其中,x′和y′为场景中的网格坐标,exp(j4πRΔm/λ)为方位向相位补偿函数;
步骤9得到最终的调频连续波圆周SAR图像,判断是否得到了所有方位时刻的子图像,即是否得到了方位向所有采样点处的子图像,若没有,进入下一方位时刻并重复上述步骤6~8,若得到了所有方位时刻的子图像,进行子图像相干叠加得到最终的调频连续波圆周SAR图像为:
其中,M为整个360°孔径内方位向的采样点数。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,应当视为落入本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种补偿调频连续波圆周SAR脉内运动的成像方法,其特征在于,包括下列步骤:
步骤1获取调频连续波圆周SAR回波信号,包括调频连续波圆周SAR成像***参数初始化及调频连续波圆周SAR回波信号建模,基于以下步骤:
(1.1)调频连续波圆周SAR成像***参数初始化:雷达平台圆形运动轨迹半径为R,高度为H,方位向观测角为θ,雷达天线相位中心位置A为(xr,yr,H),其中xr、yr和H分别为位置A的x轴、y轴和z轴坐标,A的坐标也可以表示为(Rcosθ,Rsinθ,H);地平面的圆形观测场景半径为Ra,场景中任意一个点目标P的坐标为(x,y,0),也可表示为其中r和分别为目标P的径向半径和方位角;雷达运动角速度为ω,载机速度V=Rω,t时刻对应的方位观测角为θ=ωt,全时间其中tm表示慢时间,为快时间;
(1.2)调频连续波圆周SAR回波信号建模:雷达位置A与目标P之间的瞬时斜距Rr为:
计算Rr在快时间处的一阶泰勒展开为:
其中,
Rcen为停-走-停近似下的瞬时斜距,即脉冲体制圆周SAR的瞬时斜距,为调频连续波圆周SAR脉内运动引入的距离徙动误差,也是脉冲圆周SAR忽略的误差;
雷达发射信号为线性调频信号时,目标P的回波信号为:
其中,rect(·)为矩形窗函数,c为光速,Tp为脉冲持续时间,且fc为载频,Kr调频率,且Kr=B/Tp,B为雷达发射信号带宽;
步骤2解线频调处理以及残余视频相位消除和基频回波信号获取,基于以下步骤:
(2.1)解线频调处理:回波信号与参考信号的共轭相乘得到差频信号为:
其中,参考信号为:
Rref为参考距离,取为场景中心处目标与雷达之间的瞬时斜距,RΔ=Rr-Rref;差频信号中的最后一个指数项为残余视频相位项;
(2.2)残余视频相位消除和基频回波信号获取:对差频信号进行距离向傅里叶变换并与指数项exp(-jπfi 2/Kr)相乘消除残余视频相位,其中fi=-2KrRΔ/c为差频频率,再对差频频率做逆傅里叶变换得到基频回波信号为:
其中,λ=fc/c为载波波长,RΔm=Rcen-Rref;
步骤3距离压缩并分析脉内平台运动引起的距离偏移误差,基于以下步骤:
(3.1)距离压缩:基频回波信号最后一个指数项中的系数为其最大值为4πB/2c,在毫米波段fc>>B/2,则4π/λ=4πfc/c>>4πB/2c,即基频回波信号中指数项对应的相位远小于对应的相位,此时,忽略基频信号中的最后一个指数项对成像的影响,然后沿距离向进行傅里叶变换得到距离压缩信号为:
(3.2)分析脉内运动引起的距离偏移误差:调频连续波圆周SAR脉内平台运动在距离域引起的频率偏移误差为Δfi=-2k1/λ,将其转换为距离偏移误差为:
其中,θm为慢时间tm对应的方位观测角,即θm=ωtm;
计算距离偏移误差ΔR1的最大值,即调频连续波圆周SAR脉内运动对场景中某一目标引起的最大距离偏移误差为:
上式中令r=Ra,即得到调频连续波圆周SAR脉内运动对整个观测场景引起的最大距离偏移误差,并将其与调频连续波圆周SAR场景中心处的理论平面分辨率Δρ′0相除得到脉内运动引起的最大距离偏移误差相对于分辨率的比值为ΔC,其中Δρ′0=2.4λ/(4πcosθd0),为调频连续波圆周SAR对场景中心目标的俯仰角,ΔC为:
步骤4判定调频连续波圆周SAR时域方法成像过程中是否可以忽略脉内运动并指导选取合适的成像方法:将调频连续波圆周SAR成像***参数带入ΔC的表达式中并计算ΔC的值,当调频连续波圆周SAR脉内运动引起的距离偏移误差小于一个距离分辨单元,即ΔC<1时,采用调频连续波圆周SAR时域方法成像过程中脉内运动引起的距离偏移误差可忽略不计,此时可以忽略脉内运动,并采用脉冲体制圆周SAR时域方法来成像,即采用停-走-停近似的时域成像方法来得到最终的调频连续波圆周SAR图像;反之,当调频连续波圆周SAR脉内运动引起的距离偏移误差大于或等于一个距离分辨单元,即ΔC≥1时,采用调频连续波圆周SAR时域方法成像过程中不能忽略脉内运动,此时需要对脉内运动进行额外的补偿,并采用本发明的补偿调频连续波圆周SAR脉内运动的成像方法来成像,继续下面的步骤;
步骤5成像场景网格划分,将雷达观测场景划分为大小一致的若干个单位网格,单位网格的大小要求小于场景中心处的理论平面分辨率Δρ′0,即Δx′<Δρ′0,Δy′<Δρ′0,其中,Δx′和Δy′分别为场景网格的距离向间隔和方位向间隔;
步骤6计算网格点在某一方位慢时刻包含了脉内平台运动引入的距离偏移误差的新的瞬时斜距R′,具体步骤为:
计算网格点在该方位时刻停-走-停近似下的瞬时斜距Rcen为:
计算脉内平台运动在距离域引入的距离偏移误差ΔR1为:
其中,Δfi=-2k1/λ为调频连续波圆周SAR脉内平台运动在距离域引起的频率偏移误差,θm为慢时间tm对应的方位观测角,即θm=ωtm;
计算新的瞬时斜距R′=Rcen+ΔR1;
步骤7根据新的瞬时斜距计算出该方位时刻的距离压缩信号在成像网格中相对应的位置,即将该方位时刻的距离压缩信号按照新的瞬时斜距投影到成像网格中,并记为S′if(fi,tm);
步骤8方位向相位补偿,得到某一方位时刻的子图像为:
其中,x′和y′为场景中的网格坐标,exp(j4πRΔm/λ)为方位向相位补偿函数;
步骤9得到最终的调频连续波圆周SAR图像,判断是否得到了所有方位时刻的子图像,即是否得到了方位向所有采样点处的子图像,若没有,进入下一方位时刻并重复上述步骤6~8,若得到了所有方位时刻的子图像,进行子图像相干叠加得到最终的调频连续波圆周SAR图像为:
其中,M为整个360°孔径内方位向的采样点数。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910523793.8A CN110221295B (zh) | 2019-06-17 | 2019-06-17 | 一种补偿调频连续波圆周sar脉内运动的成像方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910523793.8A CN110221295B (zh) | 2019-06-17 | 2019-06-17 | 一种补偿调频连续波圆周sar脉内运动的成像方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110221295A true CN110221295A (zh) | 2019-09-10 |
CN110221295B CN110221295B (zh) | 2021-04-06 |
Family
ID=67817578
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910523793.8A Active CN110221295B (zh) | 2019-06-17 | 2019-06-17 | 一种补偿调频连续波圆周sar脉内运动的成像方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110221295B (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113218320A (zh) * | 2021-05-06 | 2021-08-06 | 山东大学 | 一种基于距离域补偿的ofdr大应变测量方法 |
CN114578355A (zh) * | 2022-03-03 | 2022-06-03 | 西安电子科技大学 | 高超声速飞行器合成孔径雷达快速时域成像方法 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102590812A (zh) * | 2012-01-13 | 2012-07-18 | 西安电子科技大学 | 基于调频连续波的sar实时成像方法 |
CN103983974A (zh) * | 2014-05-30 | 2014-08-13 | 电子科技大学 | 双站调频连续波合成孔径雷达成像方法 |
US8937849B1 (en) * | 2012-08-07 | 2015-01-20 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Auto-focus for circular synthetic aperture sonar |
US9261593B1 (en) * | 2013-03-13 | 2016-02-16 | Lockheed Martin Corporation | Higher order processing for synthetic aperture radar (SAR) |
CN106597437A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-04-26 | 上海无线电设备研究所 | 高频机载调频连续波sar运动补偿及成像处理方法 |
CN108254728A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-07-06 | 中国科学院电子学研究所 | 基于局部线性误差模型的调频连续波sar运动补偿方法 |
US20180224541A1 (en) * | 2015-07-27 | 2018-08-09 | Universita' Degli Studi Di Firenze | Synthetic-aperture interferometric radar with an antenna sliding along a rotating arm |
US20180224535A1 (en) * | 2017-02-03 | 2018-08-09 | Scidea Research, Inc. | Hybrid pulse compression waveform for high resolution imaging |
CN109444901A (zh) * | 2018-11-14 | 2019-03-08 | 杭州电子科技大学 | 一种异构环境下多子阵sas子孔径成像方法 |
-
2019
- 2019-06-17 CN CN201910523793.8A patent/CN110221295B/zh active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102590812A (zh) * | 2012-01-13 | 2012-07-18 | 西安电子科技大学 | 基于调频连续波的sar实时成像方法 |
US8937849B1 (en) * | 2012-08-07 | 2015-01-20 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Auto-focus for circular synthetic aperture sonar |
US9261593B1 (en) * | 2013-03-13 | 2016-02-16 | Lockheed Martin Corporation | Higher order processing for synthetic aperture radar (SAR) |
CN103983974A (zh) * | 2014-05-30 | 2014-08-13 | 电子科技大学 | 双站调频连续波合成孔径雷达成像方法 |
US20180224541A1 (en) * | 2015-07-27 | 2018-08-09 | Universita' Degli Studi Di Firenze | Synthetic-aperture interferometric radar with an antenna sliding along a rotating arm |
CN106597437A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-04-26 | 上海无线电设备研究所 | 高频机载调频连续波sar运动补偿及成像处理方法 |
US20180224535A1 (en) * | 2017-02-03 | 2018-08-09 | Scidea Research, Inc. | Hybrid pulse compression waveform for high resolution imaging |
CN108254728A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-07-06 | 中国科学院电子学研究所 | 基于局部线性误差模型的调频连续波sar运动补偿方法 |
CN109444901A (zh) * | 2018-11-14 | 2019-03-08 | 杭州电子科技大学 | 一种异构环境下多子阵sas子孔径成像方法 |
Non-Patent Citations (7)
Title |
---|
GUANGZUO LI; ZENGHUI ZHANG; YIFEI ZHANG; DI MO; NING WANG; RAN W: "Focusing of the FMCW Synthetic Aperture Ladar", 《2017 7TH IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ELECTRONICS INFORMATION AND EMERGENCY COMMUNICATION (ICEIEC)》 * |
LEPING CHEN,DAOXIANG AN,XIAOTAO HUANG: "A Backprojection-Based Imaging for Circular Synthetic Aperture Radar", 《 IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN APPLIED EARTH OBSERVATIONS AND REMOTE SENSING 》 * |
XINYUN WANG, BIN DENG, HONGQIANG WANG,YULIANG QIN: "Ground moving target imaging based on motion compensation for circular SAR", 《2017 9TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON ADVANCED INFOCOMM TECHNOLOGY (ICAIT)》 * |
YANG XIAOYOU; CHI LONG; ZHANG QUN; WANG CHONG; ZHOU LIANG: "Analysis of Inner-pulse Doppler Effect for The", 《IEEE 10TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON SIGNAL PROCESSING PROCEEDINGS》 * |
李亚楠,付耀文,黎湘: "多目标ISAR成像研究综述", 《信号处理》 * |
洪文: "圆迹SAR成像技术研究进展", 《雷达学报》 * |
贾高伟,常文革: "FMCW SAR运动补偿处理技术研究", 《电子学报》 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113218320A (zh) * | 2021-05-06 | 2021-08-06 | 山东大学 | 一种基于距离域补偿的ofdr大应变测量方法 |
CN114578355A (zh) * | 2022-03-03 | 2022-06-03 | 西安电子科技大学 | 高超声速飞行器合成孔径雷达快速时域成像方法 |
CN114578355B (zh) * | 2022-03-03 | 2022-10-21 | 西安电子科技大学 | 高超声速飞行器合成孔径雷达快速时域成像方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110221295B (zh) | 2021-04-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4546354A (en) | Range/azimuth ship imaging for ordnance control | |
CN112444811B (zh) | 一种综合mimo雷达和isar的目标检测和成像方法 | |
CN104007440B (zh) | 一种加速分解后向投影聚束合成孔径雷达成像方法 | |
CN102393518B (zh) | 一种适用于大斜视角的机载sar成像方法 | |
CN103424741B (zh) | 基于高分辨isar成像的光滑进动锥体参数估计方法 | |
US9176226B1 (en) | Radar tomography using doppler-based projections | |
CN112034460B (zh) | 基于天线相位方向图补偿的圆弧孔径雷达成像方法和雷达 | |
CN103576150B (zh) | 基于高超声速飞行器俯冲段的前斜视sar成像方法 | |
CN109444882B (zh) | 基于变斜视椭圆波束同步模型的双站sar成像方法 | |
CN110221295A (zh) | 一种补偿调频连续波圆周sar脉内运动的成像方法 | |
CN110161503A (zh) | 基于三维等距圆模型的近距宽域sar高分辨成像方法 | |
CN106772308A (zh) | 基于脉内干涉的太赫兹宽带雷达微多普勒解模糊方法 | |
CN106019280A (zh) | 基于距离多普勒校正的fmcw sar成像方法及装置 | |
CN103064084A (zh) | 基于距离频域的解模糊方法 | |
CN113820713B (zh) | 发射机运动双基弧形阵列sar的成像方法、装置及存储介质 | |
CN109143236B (zh) | 适用于复杂飞行轨迹的双基聚束sar大场景成像方法 | |
CN112764031B (zh) | 基于毫米波雷达的近场isar干涉转台成像方法 | |
CN107271996B (zh) | 一种机载cssar地面运动目标成像方法 | |
Ge et al. | GPU-based FFBP algorithm for high-resolution spotlight SAR imaging | |
CN107678009B (zh) | 干涉处理艇载雷达阵列形变误差补偿和目标探测方法 | |
Dawidowicz et al. | First polish SAR trials | |
CN103135098A (zh) | 一种高精度干涉sar***性能分析方法 | |
Hao et al. | Processing of Arc Array Bistatic SAR Data with a Moving Receiver | |
CN111007472B (zh) | 一种高超声速平台复杂运动状态下杂波回波建模方法 | |
CN110221294B (zh) | 一种忽略调频连续波圆周sar脉内平台运动的判决方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |