CN111722226B - 一种双基前视sar回波数据实时处理的方法及装置 - Google Patents

一种双基前视sar回波数据实时处理的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种双基前视SAR回波数据实时处理的方法及装置，所述方法包括：获取双基前视SAR原始回波数据；计算斜地投影矩阵；截取距离向数据；距离向处理；截取方位向数据；方位向处理；斜地图像映射。根据本发明的方案，合理选择进行距离向及方位向处理的数据量，进而降低成像算法的实际执行时间。可以明确地知道映射到地平面的数据在成像斜平面中的位置信息，根据该位置信息即可正确的选择出参与成像处理的回波数据，降低了参与成像处理的数据量，合理地计算出需要参与成像处理的数据量，避免了冗余无效的数据参与计算，有效地提高了双基前视SAR的数据处理效率，提高了双基前视SAR***的实时处理数据的性能，提高了计算效率。

Description

一种双基前视SAR回波数据实时处理的方法及装置
技术领域
本发明涉及雷达成像处理领域，尤其涉及一种双基前视SAR回波数据实时处理的方法及装置。
背景技术
合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)作为一种远程的遥感探测工具，在匹配制导领域起到了不可替代的作用。并且，SAR图像的分辨率能够和光学图像的质量相媲美。对于双基前视SAR，其两个运动平台位置分离，并且发射平台斜视目标区域，由接收平台前视接收场景的回波信号。
双基前视SAR的回波处理，由于时域成像方法运算量过大，不能满足***的实时性要求，因此，通常采用频域处理方法。双基前视SAR回波二维耦合性强、核心参数空变形大，因此，造成回波处理流程相当复杂。如图1所示，现有技术对回波处理的流程包括以下三个步骤：距离向处理、方位向处理、图像几何校正。所述距离向处理包括距离FFT、距离向脉压、距离走动校正、方位FFT、距离弯曲校正、距离二次脉压残余徙动校正、距离IFFT子步骤。所述方位向处理包括方位IFFT、高阶多项式拟合、方位向NCS函数匹配、方位FFT、高次相位滤波、方位IFFT、方位向脉压子步骤。所述图像几何校正包括计算斜地投影矩阵、斜地图像映射子步骤。距离向处理、方位向处理主要为完成回波数据的二维压缩，完成成像处理，但此时得到的图像是成像斜平面的图像。并且由于双基前视SAR的特殊构型和成像算法本身的限制，使得经距离向处理、方位向处理得到的成像结果相比于地平面的图像存在严重的形变，例如旋转、拉伸等，但需要应用SAR图像时，通常需要的是地平面的图像。因此，采用图像几何校正，即将成像斜平面的图像转换成地平面的图像，以便后续使用。图像几何校正分两步，第一步是计算斜地投影矩阵，即采用以感兴趣的目标区域为中心，以成像分辨率为间隔，设置一个图像方阵；再将图像方阵中的点逐个取出，根据图像点的二维坐标、发射平台运动参数和接收平台运动参数计算出该图像点投影到成像平面所在的坐标位置。第二步是斜地图像映射，所述斜地图像映射是将成像平面的图像数据根据前面步骤计算出的投影关系投影成地平面图像，完成几何形变校正。
现有技术中，都是在双基前视SAR硬件***采集完回波数据后，顺序执行距离向处理、方位向处理、图像几何校正三个步骤，获得目标区域图像。事实上，SAR匹配制导需要的地平面图像维度一般不大，但由于现有技术没有充分利用***的参数信息，为了确保斜斜地投影关系成立，会先使用较大数据量的回波计算出一辐较大的斜平面图像，再从斜平面图像中抠出感兴趣的目标区域的地平面图像，丢弃没有用到的斜平面图像数据。现有技术中双基前视SAR离开的波数据处理时存在***开销大、计算的数据量大，以及计算出的大部分中间数据冗余、无用的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种双基前视SAR回波数据实时处理的方法及装置，所述方法及装置，用以解决现有技术中双基前视SAR离开的波数据处理时存在***开销大、计算的数据量大，以及计算出的大部分中间数据冗余、无用的问题的技术问题。
根据本发明的第一方面，提供一种双基前视SAR回波数据实时处理的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S201：获取双基前视SAR原始回波数据；
步骤S202：计算斜地投影矩阵；
步骤S203：截取距离向数据；
步骤S204：距离向处理，包括距离FFT；距离向脉压、距离走动校正、方位FFT、距离弯曲校正、距离二次脉压残余徙动校正、距离FFT；
步骤S205：截取方位向数据；
步骤S206：方位向处理，包括方位IFFT、高阶多项式拟合、方位向NCS匹配、方位FFT、高次相位滤波、方位IFFT、方位向脉压；
步骤S207：斜地图像映射。
进一步地，所述步骤S202，计算斜地投影矩阵，包括：
步骤S20201：在接收平台坐标系下，以目标区域中心为起点在地平面上布置二维图像矩阵；
步骤S20202：取出所述二维图像矩阵中的未经处理的点(xg,yg)，计算点坐标在成像斜平面中的映射坐标；xg为该点在图像中的x坐标，yg为该点在图像中的y坐标；
步骤S20203：利用公式(1)计算点坐标与接收平台之间的欧氏距离；
Figure BDA0002564327300000031
其中，(loc_rx0,loc_ry0,loc_rz0)为接收平台坐标系下，成像中心时刻的接收平台坐标位置；该接收平台坐标系以成像起始时刻为原点；所述接收平台运动方向为接收平台坐标系的Y轴正方向，垂直向上指向天的方向为Z轴正方向，右手螺旋方式确定X轴正方向；
步骤S20204：利用公式(2)和公式(3)将接收平台坐标系下的点坐标(xg,yg)旋转到发射平台坐标系下，记为(xxp,yyp)；
xxp＝xg×cos(θcros)-yg×sin(θcros) (2)
yyp＝xg×sin(θcros)+yg×cos(θcros) (3)
利用公式(4)计算发射平台坐标系下点坐标(xxp,yyp)与发射平台之间的欧氏距离；
Figure BDA0002564327300000032
其中，(loc_xxt0,loc_yyt0,loc_zzt0)为发射平台坐标系下，成像中心时刻的发射平台坐标位置；θcros为双基角，是指接收机与目标区域中心的视线与发射机和目标区域中心视线的夹角；所述发射平台坐标系以成像数据累积的起始时刻为原点；所述发射平台坐标***以发射平台运动方向为Y轴正方向，垂直向上指向天的方向为Z轴正方向，右手螺旋方式确定X轴正方向；
步骤S20205：计算点坐标(xg,yg)与发射平台和接收平台之间的距离和，再利用公式(5)计算该距离和对应的成像斜平面的距离门位置，
R＝(Rrp+Rtp)/δr (5)
其中，δr为双基前视SAR***的距离门参数；
步骤S20206：利用公式(6)计算点坐标（xg,yg)与接收平台之间的斜视角θr，并根据经典多普勒频率计算公式计算出点坐标(xg,yg)与接收平台之间的相对多普勒频率fdcr，如公式(7)所示：
Figure BDA0002564327300000041
fdcr＝v_ry0×(sin(θr))/λ (7)
其中，Hr为接收机与地面的相对高度，等于loc_rz0，v_ry0为接收平台坐标系下的接收平台速度，λ为发射信号的波长；
步骤S20207：利用公式(8)计算点坐标(xg,yg)与发射平台之间的斜视角θt，并根据经典多普勒频率计算公式计算出点坐标(xg,yg)与发射平台之间的相对多普勒频率fdct，如公式(9)所示：
Figure BDA0002564327300000042
fdct＝v_tyy0×(sin(θt))/λ (9)
其中，Ht为发射机与地面的相对高度，等于loc_zzt0，v_tyy0为发射平台坐标系下的发射平台速度；
步骤S20208：利用公式(10)计算出点坐标(xg,yg)与发射平台和接收平台之间的多普勒频率和fdc，并利用公式(11)计算出该多普勒频率和对应的成像斜平面的多普勒门位置Fa：
fdc＝fdcr+fdct (10)
Fa＝(fdc+PRF/2)/δd (11)
其中，PRF为双基前视SAR***的重频参数，δd为双基前视SAR***的多普勒门参数；
步骤S20209：此时，完成了地平面的点坐标(xg,yg)与成像斜平面的坐标(R,Fa)的对应关系计算；在坐斜地图像投影时，直接将斜平面坐标(R,Fa)的图像数据映射到地平面坐标(xg,yg)；将该点坐标(xg,yg)标记为处理完毕；
步骤S20210：判断是否图像矩阵中所有点都处理完毕，若是，斜地投影矩阵计算完毕；若否，进入步骤S20202。
进一步地，所述步骤S203：截取距离向数据，包括：
在计算完毕斜地投影矩阵后，可以计算出(Rmax,Rmin)和(Famax,Famin)，进而可以计算出一个长方形的4个顶点坐标(Rmax,Famin)，(Rmax,Famax)，(Rmin,Famin)，(Rmin,Famax)；在成像斜平面中，由这4个顶点坐标所包含在内的回波数据就是要参与到回波的成像计算的必要数据；其中，Rmax为待抽取数据的距离向最大值，Rmin为待抽取数据的距离向最小值，Famax为待抽取数据的方位向最大值，Famin为待抽取数据的方位向最小值；
所需截取的距离向数据为(Rmin,Rmax)之间的数据。
进一步地，所述步骤S205：截取方位向数据，所需截取的方位向数据为(Famin,Famax)之间的数据。
根据本发明第二方面，提供一种双基前视SAR回波数据实时处理的装置，所述装置包括：
数据获取模块：获取双基前视SAR原始回波数据；
计算模块：计算斜地投影矩阵；
第一截取模块：截取距离向数据；
距离向处理模块：距离向处理，包括距离FFT；距离向脉压、距离走动校正、方位FFT、距离弯曲校正、距离二次脉压残余徙动校正、距离FFT；
第二截取模块：截取方位向数据；
方位向处理模块：方位向处理，包括方位IFFT、高阶多项式拟合、方位向NCS匹配、方位FFT、高次相位滤波、方位IFFT、方位向脉压；
映射模块：斜地图像映射。
进一步地，所述计算模块，包括：
二维图像矩阵生成子模块：在接收平台坐标系下，以目标区域中心为起点在地平面上布置二维图像矩阵；
处理点子模块：取出所述二维图像矩阵中的未经处理的点(xg,yg)，计算点坐标在成像斜平面中的映射坐标；xg为该点在图像中的x坐标，yg为该点在图像中的y坐标；
第一计算子模块：利用公式(1)计算点坐标与接收平台之间的欧氏距离；
Figure BDA0002564327300000061
其中，(loc_rx0,loc_ry0,loc_rz0)为接收平台坐标系下，成像中心时刻的接收平台坐标位置；该接收平台坐标系以成像起始时刻为原点；所述接收平台运动方向为接收平台坐标系的Y轴正方向，垂直向上指向天的方向为Z轴正方向，右手螺旋方式确定X轴正方向；
第二计算子模块：利用公式(2)和公式(3)将接收平台坐标系下的点坐标(xg,yg)旋转到发射平台坐标系下，记为(xxp,yyp)；
xxp＝xg×cos(θcros)-yg×sin(θcros) (2)
yyp＝xg×sin(θcros)+yg×cos(θcros) (3)
利用公式(4)计算发射平台坐标系下点坐标(xxp,yyp)与发射平台之间的欧氏距离；
Figure BDA0002564327300000062
其中，(loc_xxt0,loc_yyt0,loc_zzt0)为发射平台坐标系下，成像中心时刻的发射平台坐标位置；θcros为双基角，是指接收机与目标区域中心的视线与发射机和目标区域中心视线的夹角；所述发射平台坐标系以成像数据累积的起始时刻为原点；所述发射平台坐标***以发射平台运动方向为Y轴正方向，垂直向上指向天的方向为Z轴正方向，右手螺旋方式确定X轴正方向；
第三计算子模块：计算点坐标(xg,yg)与发射平台和接收平台之间的距离和，再利用公式(5)计算该距离和对应的成像斜平面的距离门位置，
R＝(Rrp+Rtp)/δr (5)
其中，δr为双基前视SAR***的距离门参数；
第四计算子模块：利用公式(6)计算点坐标(xg,yg)与接收平台之间的斜视角θr，并根据经典多普勒频率计算公式计算出点坐标(xg,yg)与接收平台之间的相对多普勒频率fdcr，如公式(7)所示：
Figure BDA0002564327300000071
fdcr＝v_ry0×(sin(θr))/λ (7)
其中，Hr为接收机与地面的相对高度，等于loc_rz0，v_ry0为接收平台坐标系下的接收平台速度，λ为发射信号的波长；
第五计算子模块：利用公式(8)计算点坐标(xg,yg)与发射平台之间的斜视角θt，并根据经典多普勒频率计算公式计算出点坐标(xg,yg)与发射平台之间的相对多普勒频率fdct，如公式(9)所示：
Figure BDA0002564327300000072
fdct＝v_tyy0×(sin(θt))/λ (9)
其中，Ht为发射机与地面的相对高度，等于loc_zzt0，v_tyy0为发射平台坐标系下的发射平台速度；
第六计算子模块：利用公式(10)计算出点坐标(xg,yg)与发射平台和接收平台之间的多普勒频率和fdc，并利用公式(11)计算出该多普勒频率和对应的成像斜平面的多普勒门位置Fa：
fdc＝fdcr+fdct (10)
Fa＝(fdc+PRF/2)/δd (11)
其中，PRF为双基前视SAR***的重频参数，δd为双基前视SAR***的多普勒门参数；
标记子模块：此时，完成了地平面的点坐标(xg,yg)与成像斜平面的坐标(R,Fa)的对应关系计算；在坐斜地图像投影时，直接将斜平面坐标(R,Fa)的图像数据映射到地平面坐标(xg,yg)；将该点坐标(xg,yg)标记为处理完毕；
判断子模块：判断是否图像矩阵中所有点都处理完毕。
进一步地，在计算完毕斜地投影矩阵后，可以计算出(Rmax,Rmin)和(Famax,Famin)，进而可以计算出一个长方形的4个顶点坐标(Rmax,Famin)，(Rmax,Famax)，(Rmin,Famin)，(Rmin,Famax)；在成像斜平面中，由这4个顶点坐标所包含在内的回波数据就是要参与到回波的成像计算的必要数据；其中，Rmax为待抽取数据的距离向最大值，Rmin为待抽取数据的距离向最小值，Famax为待抽取数据的方位向最大值，Famin为待抽取数据的方位向最小值；
所需截取的距离向数据为(Rmin,Rmax)之间的数据。
进一步地，所述第二截取模块，所需截取的方位向数据为(Famin,Famax)之间的数据。
根据本发明第三方面，提供一种双基前视SAR回波数据实时处理的***，包括：
处理器，用于执行多条指令；
存储器，用于存储多条指令；
其中，所述多条指令，用于由所述存储器存储，并由所述处理器加载并执行如前所述的双基前视SAR回波数据实时处理的方法。
根据本发明第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有多条指令；所述多条指令，用于由处理器加载并执行如前所述的双基前视SAR回波数据实时处理的方法。
根据本发明的上述方案，将图像几何校正步骤中的计算斜地投影矩阵这个步骤放在双基前视SAR回波数据实时处理的方法的第一步，设置距离向数据截取步骤及方位向数据截取步骤。如此，根据斜地投影矩阵的计算结果，合理选择进行距离向及方位向处理的数据量，进而降低成像算法的实际执行时间。可以明确地知道映射到地平面的数据在成像斜平面中的位置信息，根据该位置信息即可正确的选择出参与成像处理的回波数据，降低了参与成像处理的数据量，合理地计算出需要参与成像处理的数据量，避免了冗余无效的数据参与计算，有效地提高了双基前视SAR的数据处理效率，提高了双基前视SAR***的实时处理数据的性能，提高了计算效率。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明提供如下附图进行说明。在附图中：
图1为现有技术的双基前视SAR回波数据处理的方法流程图；
图2为本发明一个实施方式的双基前视SAR回波数据实时处理的方法流程图；
图3为本发明一个实施方式的计算斜地投影矩阵的方法流程图；
图4为本发明一个实施方式的双基前视SAR回波数据实时处理的装置结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
首先结合图2说明为本发明一个实施方式的识双基前视SAR回波数据实时处理的方法流程图。如图2所示，所述方法包括以下步骤：
步骤S201：获取双基前视SAR原始回波数据；
步骤S202：计算斜地投影矩阵；
步骤S203：截取距离向数据；
步骤S204：距离向处理，包括距离FFT；距离向脉压、距离走动校正、方位FFT、距离弯曲校正、距离二次脉压残余徙动校正、距离FFT；
步骤S205：截取方位向数据；
步骤S206：方位向处理，包括方位IFFT、高阶多项式拟合、方位向NCS匹配、方位FFT、高次相位滤波、方位IFFT、方位向脉压；
步骤S207：斜地图像映射。
以下结合图3说明本发明的计算斜地投影矩阵的方法，所述步骤S202，计算斜地投影矩阵，包括：
步骤S20201：在接收平台坐标系下，以目标区域中心为起点在地平面上布置二维图像矩阵；
步骤S20202：取出所述二维图像矩阵中的未经处理的点(xg,yg)，计算点坐标在成像斜平面中的映射坐标；xg为该点在图像中的x坐标，yg为该点在图像中的y坐标；
步骤S20203：利用公式(1)计算点坐标与接收平台之间的欧氏距离；
Figure BDA0002564327300000101
其中，(loc_rx0,loc_ry0,loc_rz0)为接收平台坐标系下，成像中心时刻的接收平台坐标位置；该接收平台坐标系以成像起始时刻为原点；所述接收平台运动方向为接收平台坐标系的Y轴正方向，垂直向上指向天的方向为Z轴正方向，右手螺旋方式确定X轴正方向；
所述成像起始时刻是指一幅图像开始累积数据的时刻，所述成像中心时刻是指一幅图像的数据需要累积的时长与成像起始时刻相加对应的时刻。例如，一幅图像的数据需要累积2秒，则0秒就是起始时刻，2秒就是成像中心时刻。
步骤S20204：利用公式(2)和公式(3)将接收平台坐标系下的点坐标(xg,yg)旋转到发射平台坐标系下，记为(xxp,yyp)；
xxp＝xg×cos(θcros)-yg×sin(θcros) (2)
yyp＝xg×sin(θcros)+yg×cos(θcros) (3)
利用公式(4)计算发射平台坐标系下点坐标(xxp,yyp)与发射平台之间的欧氏距离；
Figure BDA0002564327300000111
其中，(loc_xxt0,loc_yyt0,loc_zzt0)为发射平台坐标系下，成像中心时刻的发射平台坐标位置；θcros为双基角，是指接收机与目标区域中心的视线与发射机和目标区域中心视线的夹角；所述发射平台坐标系以成像数据累积的起始时刻为原点；所述发射平台坐标***以发射平台运动方向为Y轴正方向，垂直向上指向天的方向为Z轴正方向，右手螺旋方式确定X轴正方向；
步骤S20205：计算点坐标(xg,yg)与发射平台和接收平台之间的距离和，再利用公式(5)计算该距离和对应的成像斜平面的距离门位置，
R＝(Rrp+Rtp)/δr (5)
其中，δr为双基前视SAR***的距离门参数；
步骤S20206：利用公式(6)计算点坐标(xg,yg)与接收平台之间的斜视角θr，并根据经典多普勒频率计算公式计算出点坐标(xg,yg)与接收平台之间的相对多普勒频率fdcr，如公式(7)所示：
Figure BDA0002564327300000112
fdcr＝v_ry0×(sin(θr))/λ (7)
其中，Hr为接收机与地面的相对高度，等于loc_rz0，v_ry0为接收平台坐标系下的接收平台速度，λ为发射信号的波长；
步骤S20207：利用公式(8)计算点坐标(xg,yg)与发射平台之间的斜视角θt，并根据经典多普勒频率计算公式计算出点坐标(xg,yg)与发射平台之间的相对多普勒频率fdct，如公式(9)所示：
Figure BDA0002564327300000113
fdct＝v_tyy0×(sin(θt))/λ (9)
其中，Ht为发射机与地面的相对高度，等于loc_zzt0，v_tyy0为发射平台坐标系下的发射平台速度；
步骤S20208：利用公式(10)计算出点坐标(xg,yg)与发射平台和接收平台之间的多普勒频率和fdc，并利用公式(11)计算出该多普勒频率和对应的成像斜平面的多普勒门位置Fa：
fdc＝fdcr+fdct (10)
Fa＝(fdc+PRF/2)/δd (11)
其中，PRF为双基前视SAR***的重频参数，δd为双基前视SAR***的多普勒门参数；
步骤S20209：此时，完成了地平面的点坐标(xg,yg)与成像斜平面的坐标(R,Fa)的对应关系计算；在坐斜地图像投影时，直接将斜平面坐标(R,Fa)的图像数据映射到地平面坐标(xg,yg)；将该点坐标(xg,yg)标记为处理完毕；
步骤S20210：判断是否图像矩阵中所有点都处理完毕，若是，斜地投影矩阵计算完毕；若否，进入步骤S20202。
本实施例中，图像矩阵中的点坐标是相对地平面取的。
所述步骤S203：截取距离向数据，包括：
在计算完毕斜地投影矩阵后，可以计算出(Rmax,Rmin)和(Famax,Famin)，进而可以计算出一个长方形的4个顶点坐标(Rmax,Famin)，(Rmax,Famax)，(Rmin,Famin)，(Rmin,Famax)；在成像斜平面中，由这4个顶点坐标所包含在内的回波数据就是要参与到回波的成像计算的必要数据；其中，Rmax为待抽取数据的距离向最大值，Rmin为待抽取数据的距离向最小值，Famax为待抽取数据的方位向最大值，Famin为待抽取数据的方位向最小值；
所需截取的距离向数据为(Rmin,Rmax)之间的数据。
可以避免不必要的数据参数运算，有效提高数据计算效率。
所述步骤S205：截取方位向数据；
所需截取的方位向数据为(Famin,Famax)之间的数据。
可以避免不必要的数据参数运算，有效提高数据计算效率。
本实施例中，步骤S204：距离向处理，包括距离FFT；距离向脉压、距离走动校正、方位FFT、距离弯曲校正、距离二次脉压残余徙动校正、距离FFT；步骤S206：方位向处理，包括方位IFFT、高阶多项式拟合、方位向NCS匹配、方位FFT、高次相位滤波、方位IFFT、方位向脉压，均为本领域常用的距离向处理、方位向处理方式，在此不再赘述。
所述步骤S207：斜地图像映射，可以采用本领域通用的方式进行斜地旬映射。
本发明实施例进一步给出一种双基前视SAR回波数据实时处理的装置，如图4所示，所述装置包括：
数据获取模块：获取双基前视SAR原始回波数据；
计算模块：计算斜地投影矩阵；
第一截取模块：截取距离向数据；
距离向处理模块：距离向处理，包括距离FFT；距离向脉压、距离走动校正、方位FFT、距离弯曲校正、距离二次脉压残余徙动校正、距离FFT；
第二截取模块：截取方位向数据；
方位向处理模块：方位向处理，包括方位IFFT、高阶多项式拟合、方位向NCS匹配、方位FFT、高次相位滤波、方位IFFT、方位向脉压；
映射模块：斜地图像映射。
本发明实施例进一步给出一种双基前视SAR回波数据实时处理的***，包括：
处理器，用于执行多条指令；
存储器，用于存储多条指令；
其中，所述多条指令，用于由所述存储器存储，并由所述处理器加载并执行如前所述的双基前视SAR回波数据实时处理的方法。
本发明实施例进一步给出一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有多条指令；所述多条指令，用于由处理器加载并执行如前所述的双基前视SAR回波数据实时处理的方法。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机装置(可以是个人计算机，实体机服务器，或者网络云服务器等，需安装Windows或者Windows Server操作***)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种双基前视SAR回波数据实时处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S201：获取双基前视SAR原始回波数据；
步骤S202：计算斜地投影矩阵；
步骤S203：截取距离向数据；
步骤S204：距离向处理，包括距离FFT；距离向脉压、距离走动校正、方位FFT、距离弯曲校正、距离二次脉压残余徙动校正、距离FFT；
步骤S205：截取方位向数据；
步骤S206：方位向处理，包括方位IFFT、高阶多项式拟合、方位向NCS匹配、方位FFT、高次相位滤波、方位IFFT、方位向脉压；
步骤S207：斜地图像映射；
所述步骤S203：截取距离向数据，包括：
在计算完毕斜地投影矩阵后，可以计算出(Rmax,Rmin)和(Famax,Famin)，进而可以计算出一个长方形的4个顶点坐标(Rmax,Famin)，(Rmax,Famax)，(Rmin,Famin)，(Rmin,Famax)；在成像斜平面中，由这4个顶点坐标所包含在内的回波数据就是要参与到回波的成像计算的必要数据；其中，Rmax为待抽取数据的距离向最大值，Rmin为待抽取数据的距离向最小值，Famax为待抽取数据的方位向最大值，Famin为待抽取数据的方位向最小值；
所需截取的距离向数据为(Rmin,Rmax)之间的数据。
2.如权利要求1所述的双基前视SAR回波数据实时处理的方法，其特征在于，所述步骤S202，计算斜地投影矩阵，包括：
步骤S20201：在接收平台坐标系下，以目标区域中心为起点在地平面上布置二维图像矩阵；
步骤S20202：取出所述二维图像矩阵中的未经处理的点(xg,yg)，计算点坐标在成像斜平面中的映射坐标；xg为该点在图像中的x坐标，yg为该点在图像中的y坐标；
步骤S20203：利用公式(1)计算点坐标与接收平台之间的欧氏距离；
Figure FDA0003411672210000021
其中，(loc_rx0,loc_ry0,loc_rz0)为接收平台坐标系下，成像中心时刻的接收平台坐标位置；该接收平台坐标系以成像起始时刻为原点；所述接收平台运动方向为接收平台坐标系的Y轴正方向，垂直向上指向天的方向为Z轴正方向，右手螺旋方式确定X轴正方向；
步骤S20204：利用公式(2)和公式(3)将接收平台坐标系下的点坐标(xg,yg)旋转到发射平台坐标系下，记为(xxp,yyp)；
xxp＝xg×cos(θcros)-yg×sin(θcros) (2)
yyp＝xg×sin(θcros)+yg×cos(θcros) (3)
利用公式(4)计算发射平台坐标系下点坐标(xxp,yyp)与发射平台之间的欧氏距离；
Figure FDA0003411672210000022
其中，(loc_xxt0,loc_yyt0,loc_zzt0)为发射平台坐标系下，成像中心时刻的发射平台坐标位置；θcros为双基角，是指接收机与目标区域中心的视线与发射机和目标区域中心视线的夹角；所述发射平台坐标系以成像数据累积的起始时刻为原点；所述发射平台坐标***以发射平台运动方向为Y轴正方向，垂直向上指向天的方向为Z轴正方向，右手螺旋方式确定X轴正方向；
步骤S20205：计算点坐标(xg,yg)与发射平台和接收平台之间的距离和，再利用公式(5)计算该距离和对应的成像斜平面的距离门位置，
R＝(Rrp+Rtp)/δr (5)
其中，δr为双基前视SAR***的距离门参数；
步骤S20206：利用公式(6)计算点坐标(xg,yg)与接收平台之间的斜视角θr，并根据经典多普勒频率计算公式计算出点坐标(xg,yg)与接收平台之间的相对多普勒频率fdcr，如公式(7)所示：
Figure FDA0003411672210000023
fdcr＝v_ry0×(sin(θr))/λ (7)
其中，Hr为接收机与地面的相对高度，等于loc_rz0，v_ry0为接收平台坐标系下的接收平台速度，λ为发射信号的波长；
步骤S20207：利用公式(8)计算点坐标(xg,yg)与发射平台之间的斜视角θt，并根据经典多普勒频率计算公式计算出点坐标(xg,yg)与发射平台之间的相对多普勒频率fdct，如公式(9)所示：
Figure FDA0003411672210000031
fdct＝v_tyy0×(sin(θt))/λ (9)
其中，Ht为发射机与地面的相对高度，等于loc_zzt0，v_tyy0为发射平台坐标系下的发射平台速度；
步骤S20208：利用公式(10)计算出点坐标(xg,yg)与发射平台和接收平台之间的多普勒频率和fdc，并利用公式(11)计算出该多普勒频率和对应的成像斜平面的多普勒门位置Fa：
fdc＝fdcr+fdct (10)
Fa＝(fdc+PRF/2)/δd (11)
其中，PRF为双基前视SAR***的重频参数，δd为双基前视SAR***的多普勒门参数；
步骤S20209：此时，完成了地平面的点坐标(xg,yg)与成像斜平面的坐标(R,Fa)的对应关系计算；在坐斜地图像投影时，直接将斜平面坐标(R,Fa)的图像数据映射到地平面坐标(xg,yg)；将该点坐标(xg,yg)标记为处理完毕；
步骤S20210：判断是否图像矩阵中所有点都处理完毕，若是，斜地投影矩阵计算完毕；若否，进入步骤S20202。
3.如权利要求2所述的双基前视SAR回波数据实时处理的方法，其特征在于，所述步骤S205：截取方位向数据，所需截取的方位向数据为(Famin,Famax)之间的数据。
4.一种双基前视SAR回波数据实时处理的装置，其特征在于，所述装置包括：
数据获取模块：获取双基前视SAR原始回波数据；
计算模块：计算斜地投影矩阵；
第一截取模块：截取距离向数据；
距离向处理模块：距离向处理，包括距离FFT；距离向脉压、距离走动校正、方位FFT、距离弯曲校正、距离二次脉压残余徙动校正、距离FFT；
第二截取模块：截取方位向数据；
方位向处理模块：方位向处理，包括方位IFFT、高阶多项式拟合、方位向NCS匹配、方位FFT、高次相位滤波、方位IFFT、方位向脉压；
映射模块：斜地图像映射；
所述第一截取模块：在计算完毕斜地投影矩阵后，可以计算出(Rmax,Rmin)和(Famax,Famin)，进而可以计算出一个长方形的4个顶点坐标(Rmax,Famin)，(Rmax,Famax)，(Rmin,Famin)，(Rmin,Famax)；在成像斜平面中，由这4个顶点坐标所包含在内的回波数据就是要参与到回波的成像计算的必要数据；其中，Rmax为待抽取数据的距离向最大值，Rmin为待抽取数据的距离向最小值，Famax为待抽取数据的方位向最大值，Famin为待抽取数据的方位向最小值；
所需截取的距离向数据为(Rmin,Rmax)之间的数据。
5.如权利要求4所述的双基前视SAR回波数据实时处理的装置，其特征在于，所述计算模块，包括：
二维图像矩阵生成子模块：在接收平台坐标系下，以目标区域中心为起点在地平面上布置二维图像矩阵；
处理点子模块：取出所述二维图像矩阵中的未经处理的点(xg,yg)，计算点坐标在成像斜平面中的映射坐标；xg为该点在图像中的x坐标，yg为该点在图像中的y坐标；
第一计算子模块：利用公式(1)计算点坐标与接收平台之间的欧氏距离；
Figure FDA0003411672210000041
其中，(loc_rx0,loc_ry0,loc_rz0)为接收平台坐标系下，成像中心时刻的接收平台坐标位置；该接收平台坐标系以成像起始时刻为原点；所述接收平台运动方向为接收平台坐标系的Y轴正方向，垂直向上指向天的方向为Z轴正方向，右手螺旋方式确定X轴正方向；
第二计算子模块：利用公式(2)和公式(3)将接收平台坐标系下的点坐标(xg,yg)旋转到发射平台坐标系下，记为(xxp,yyp)；
xxp＝xg×cos(θcros)-yg×sin(θcros) (2)
yyp＝xg×sin(θcros)+yg×cos(θcros) (3)
利用公式(4)计算发射平台坐标系下点坐标(xxp,yyp)与发射平台之间的欧氏距离；
Figure FDA0003411672210000051
其中，(loc_xxt0,loc_yyt0,loc_zzt0)为发射平台坐标系下，成像中心时刻的发射平台坐标位置；θcros为双基角，是指接收机与目标区域中心的视线与发射机和目标区域中心视线的夹角；所述发射平台坐标系以成像数据累积的起始时刻为原点；所述发射平台坐标***以发射平台运动方向为Y轴正方向，垂直向上指向天的方向为Z轴正方向，右手螺旋方式确定X轴正方向；
第三计算子模块：计算点坐标(xg,yg)与发射平台和接收平台之间的距离和，再利用公式(5)计算该距离和对应的成像斜平面的距离门位置，
R＝(Rrp+Rtp)/δr (5)
其中，δr为双基前视SAR***的距离门参数；
第四计算子模块：利用公式(6)计算点坐标(xg,yg)与接收平台之间的斜视角θr，并根据经典多普勒频率计算公式计算出点坐标(xg,yg)与接收平台之间的相对多普勒频率fdcr，如公式(7)所示：
Figure FDA0003411672210000052
fdcr＝v_ry0×(sin(θr))/λ (7)
其中，Hr为接收机与地面的相对高度，等于loc_rz0，v_ry0为接收平台坐标系下的接收平台速度，λ为发射信号的波长；
第五计算子模块：利用公式(8)计算点坐标(xg,yg)与发射平台之间的斜视角θt，并根据经典多普勒频率计算公式计算出点坐标(xg,yg)与发射平台之间的相对多普勒频率fdct，如公式(9)所示：
Figure FDA0003411672210000061
fdct＝v_tyy0×(sin(θt))/λ (9)
其中，Ht为发射机与地面的相对高度，等于loc_zzt0，v_tyy0为发射平台坐标系下的发射平台速度；
第六计算子模块：利用公式(10)计算出点坐标(xg,yg)与发射平台和接收平台之间的多普勒频率和fdc，并利用公式(11)计算出该多普勒频率和对应的成像斜平面的多普勒门位置Fa：
fdc＝fdcr+fdct (10)
Fa＝(fdc+PRF/2)/δd (11)
其中，PRF为双基前视SAR***的重频参数，δd为双基前视SAR***的多普勒门参数；
标记子模块：此时，完成了地平面的点坐标(xg,yg)与成像斜平面的坐标(R,Fa)的对应关系计算；在坐斜地图像投影时，直接将斜平面坐标(R,Fa)的图像数据映射到地平面坐标(xg,yg)；将该点坐标(xg,yg)标记为处理完毕；
判断子模块：判断是否图像矩阵中所有点都处理完毕。
6.如权利要求5所述的双基前视SAR回波数据实时处理的装置，其特征在于，所述第二截取模块，所需截取的方位向数据为(Famin,Famax)之间的数据。
7.一种双基前视SAR回波数据实时处理的***，其特征在于，包括：
处理器，用于执行多条指令；
存储器，用于存储多条指令；
其中，所述多条指令，用于由所述存储器存储，并由所述处理器加载并执行如权利要求1-3之任一项所述双基前视SAR回波数据实时处理的方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有多条指令；所述多条指令，用于由处理器加载并执行如权利要求1-3之任一项所述双基前视SAR回波数据实时处理的方法。
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