基于直达波的双基地sar无同步回波聚焦成像方法.docx

基于直达波的双基地sar无同步回波聚焦成像方法专利名称：基于直达波的双基地sar无同步回波聚焦成像方法技术领域：本发明涉及一种基于直达波的双基地SAR无同步回波聚焦成像方法，属于合成孔径雷达数据处理技术领域背景技术：与单基地雷达相比，双基地雷达收发分置的特殊配置使其具有配置灵活、获取信息丰富、抗拦截、抗干扰等优点，这些优势以及应用前景使得双基地雷达近几年来越来越受到青睐双基地雷达包括很多种配置模式按照收发平台的类型来分，主要包括星载双基地SAR、机载双基地SAR、星机双基地SAR、地机双基地SAR等基于星载辐射源的被动SAR是目前国内外的研究热点之一该系统具有很多优点，尤其是较低的实现成本和多样化的功能，使其具有巨大的应用潜能但是，由于收、发平台分置，其系统实现存在一系列新的技术问题同步问题是首先需要解决的关键技术之一同步包括时间同步、相位(相参)同步和空间同步，即所谓“三大同步”I)时间同步接收雷达要想取得所需目标的回波，就需要精确地预知需要的回波到达时间，以便在恰当的时间对进入天线的电磁波进行采样2)空间同步其目的是要保证主动发射与被动接收的两个雷达的波束，都指向同一目标地面，并在地面有足够的重合以保证被动雷达成像的品质。

3)相位(相参)同步使被动雷达的本振与主动雷达的发射在相位上保持一定的关系并将同步误差控制在一定范围内在实际的星载辐射源的被动SAR系统中，空间同步可以通过发射机和接收机之间的协调来进行控制，而时间同步和相位同步的问题比较复杂，而且如果同步问题没有解决的话，进而会影响下一步的成像处理由于实际中常常无法得到精确的发射机轨道参数、斜视角等参数，因此无法对目标回波进行同步处理因此，需要提出一种能够较为准确获取目标轨道参数和斜视角的方法，从而实现双基地SAR无同步回波聚集成像，其对于实际系统的数据处理尤其重要发明内容本发明的目的是为了在忽略复杂的同步处理的前提下，提供一种简便和快速的基于直达波的双基地SAR无同步回波聚焦成像方法本发明方法是通过下述技术方案实现的本发明基于直达波的双基地SAR无同步回波聚焦成像方法，其核心为设定M个斜视角Θ和N个多普勒中心频率fd选定一斜视角和N个多普勒中心频率fd构成N个二次匹配滤波器对目标回波进行二次距离压缩，获取最优多普勒中心频率fd—best ;令最优多普勒中心频率fd—best和M个斜视角Θ构成M个二次匹配滤波器对目标回波进行二次距离压缩，获取最优的斜视角Θ best;利用最优多普勒中心频率fdc; best和最优斜视角Θ best构成最优二次匹配滤波器实现对目标回波的二次距离压缩，然后对压缩后的目标回波进行进一步处理获取SAR地距图像。

一种基于直达波信号的双基地SAR无同步回波聚焦成像方法，具体步骤为步骤一、设定M个斜视角Θ和N个多普勒中心频率fd步骤二、将目标回波进行时域脉冲压缩；然后，在二维时域提取目标回波中的直达波峰值点相位φ，并根据所述$估计多普勒调频家f1t，步骤三、从步骤一设置的M个斜视角Θ中选定一个作为参考斜视角，将参考斜视角、多普勒调频率和N个多普勒中心频率fd分别组成N个二次匹配滤波器，利用所述N个二次匹配滤波器分别对步骤二时域脉冲压缩后的目标回波在二维频域进行二次距离压缩，得到N幅图像，求取N幅图像中每一幅的图像对比度；步骤四、在步骤三得到N幅图像的基础上，找出图像对比度最大的那幅图像所对应的多普勒中心频率，并将其当作最优多普勒中心频率fd—best ;步骤五、将最优多普勒中心频率fdbest、多普勒调频率[和步骤一中的M个斜视角Θ组合成M个二次匹配滤波器，利用所述M匹配滤波器分别对少骤二中时域压缩后的目标回波在二维频域进行二次距离压缩，得到M幅图像，求取M幅图像中每一幅的对比度；步骤六、找出步骤五得到的M幅图像中对比度最大的那幅图像所对应的斜视角，并将其当作最优斜视角Q best;步骤七、利用^、fdc; best和Θ best组成最优二次匹配滤波器，利用该最优二次匹配滤波器实现对时域压缩后的目标回波进行二次距离压缩，然后对二次距离压缩后的目标回波进行进一步处理，获取SAR地距图像。

有益效果本发明利用N个不同多普勒中心频率构成的二次匹配滤波器对目标回波进行处理，获取最优的多普勒中心频率；本发明利用M个斜视角构成的二次匹配滤波器对目标回波进行处理，获取最优的斜视角；利用最优斜视角和最优多普勒中心频率构成的二次匹配滤波器，其能够在回波数据脱离复杂的时间同步和相位同步的条件下，实现在小场景内回波的精确聚焦成像，对于大的场景则可实现快速的粗成像，因此，该算法对于实际实验系统的数据后处理意义很大图I为双基地SAR —站固定模式的几何构型图2为本发明成像方法的流程图图3表示二次匹配滤波器两次一维寻优结果其中(a)表示对多普勒中心频率fd的一维寻优结果，(b)显示了对斜视角Θ的一维寻优结果图4表示距离多普勒域回波二次距离压缩以及距离徙动校正后的结果其中(a)表示回波二次距离压缩后的结果，(b)表示距离徙动校正后的结果图5为方位向处理完后的SAR斜距图像图6为图4进行几何校正后的SAR地距图像以及Google地面图像其中(a)为几何校正后的SAR图像，(b)为实际的Google图像具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明方法做进一步的详细说明实验系统工作在双基地一站固定(接收机固定)模式下，设定以下参数发射机斜视角为Θ，方位向多普勒中心频率为fd。

方位向多普勒调频率为，发射机的运行速度为V，发射机工作波长为λ，发射信号的脉冲宽度为Tp，c为光速，二次距离压缩匹配滤波器的调频率为kSTC，目标的双站距离和为R，方位中心时刻目标的双站距离和为Rtl,方位时间为η，方位频率为fn，脉冲重复频率为PRF，发射信号为线性调频信号s(t)=exp(j π Krt2+j2 π f0t);其中，t为快时间,K1^表示调频斜率，表示载频由于实际中常常无法得到精确的发射机轨道参数、斜视角、下视角等参数，因此无法对目标回波进行同步处理下面给出对无同步回波进行聚焦成像方法的流程 在本实施例中，采用实际的一战固定双基地SAR系统，卫星作为发射机，接收机则固定在平台上系统参数如下波长L波段接收机高度24m场景宽度3km场景长度5km脉宽宽度Tp :33 μ s距离向带宽B 60MHz采用本发明所述的基于直达波信号的双基地SAR无同步回波聚焦成像方法完成该双基地SAR的成像实测数据处理，如图2所示，其具体步骤为步骤一、根据先验知识，设定M个斜视角Θ和N个多普勒中心频率fd本实施例中M个斜视角Θ从范围[-4° ,0° ]中选取，N个多普勒中心频率fd从范围[-5000Hz, 5000Hz]中选取。

步骤二、将目标回波进行时域脉冲压缩，然后，在二维时域提取目标回波中直达波的峰值点$，并根据所述P相位估计多普勒中心频率&和多普勒调频率fA该步骤的具体过程为取出直达波峰值点相位φ =七，在方位时间H=O处展开可得权利要求1.一种基于直达波信号的双基地SAR无同步回波聚焦算法，其特征在于，包括如下步骤步骤一、设定M个斜视角Θ和N个多普勒中心频率fd步骤二、将目标回波进行时域脉冲压缩；然后，在二维时域提取目标回波中的直达波峰值点相位φ，并根据所述P估计多普勒调频率/步骤三、从步骤一设置的M个斜视角Θ中选定一个作为参考斜视角，将参考斜视角、多普勒调频率和N个多普勒中心频率fd分别组成N个二次匹配滤波器，利用所述N个二次匹配滤波器分别对步骤二时域脉冲压缩后的目标回波在二维频域进行二次距离压缩，得到N幅图像，求取N幅图像中每一幅的图像对比度；步骤四、找出步骤三得到的N幅图像中对比度最大的那幅图像所对应的多普勒中心频率，并将其当作最优多普勒中心频率fd—best ;步骤五、将最优多普勒中心频率fd—best、多普勒调频率和步骤一中的M个斜视角Θ组合成M个二次匹配滤波器，利用所述M匹配滤波器分别对步骤二中时域压缩后的目标回波在二维频域进行二次距离压缩，得到M幅图像，求取M幅图像中每一幅的对比度；步骤六、找出步骤五得到的M幅图像中对比度最大的那幅图像所对应的斜视角，并将其当作最优斜视角Q best;步骤七、利用/*、fd。

—^^和Q best组成最优二次匹配滤波器，利用该最优二次匹配滤波器实现对时域压缩后的目标回波进行二次距离压缩，然后对二次距离压缩后的目标回波进行进一步处理，获取SAR地距图像2.根据权利要求I所述基于直达波信号的双基地SAR无同步回波聚焦算法，其特征在于，所述步骤一中M个斜视角Θ从范围[-4° ,0° ]中选取，N个多普勒中心频率fd从范围[-5000Hz, 5000Hz]中选取3.根据权利要求I所述基于直达波信号的双基地SAR无同步回波聚焦算法，其特征在于，所述步骤二的具体过程为取出直达波峰值点相位炉全文摘要本发明提供一种基于直达波的双基地SAR无同步回波聚焦成像方法，其核心为设定M个斜视角θ和N个多普勒中心频率fdc，选定一斜视角和N个多普勒中心频率fdc构成N个二次匹配滤波器对目标回波进行二次距离压缩，获取最优多普勒中心频率fdc_best；令最优多普勒中心频率fdc_best和M个斜视角θ构成M个二次匹配滤波器对目标回波进行二次距离压缩，获取最优的斜视角θ_best；利用最优多普勒中心频率fdc_best和最优斜视角θ_best构成最优二次匹配滤波器实现对目标回波的二次距离压缩，然后对压缩后的目标回波进行进一步处理获取SAR地距图像。

该方法能够在回波数据脱离复杂的时间同步和相位同步的条件下，快速获取目标成像。