专利名称：基于解斜和楔石处理的动目标瞬时距离多普勒成像方法
技术领域：
本发明属于雷达信号处理领域，特别涉及动目标的瞬时距离多普勒成像方法。可用于机载、星载平台SAR成像处理。
背景技术：
合成孔径雷达SAR成像已被广泛应用于包括动目标检测以及成像的民用和军用领域，由于在SAR图像中运动目标发生了位置移动，不能正确反映它的真实位置，因此希望对运动目标进行检测，重定位，甚至进行成像。在SAR系统中，对于动目标而言，长的合成孔径时间使得动目标回波信号具有较大的方位带宽，不但提高了信噪比，也有效提高了分辨率。然而，较大的方位带宽也会造成 基带内不包含完整的方位频谱，可能导致动目标成像结果中出现伪影；并且由于动目标运动参数未知，导致其距离徙动曲线和方位频谱未知，直接利用场景固定参数进行成像的方法，不能有效校正动目标的距离徙动。为了解决这些问题，一些学者提出了分别针对慢速和快速目标的成像处理方法，其中包括利用回波的幅度和相位信息进行成像的单通道成像方法；在距离徙动被完全校正假设下，利用多频SAR，多天线SAR以及双速SAR进行运动参数的无�：兰撇⒊上竦姆椒�。这些方法都是基于通过估计目标的运动参数来进行成像，在此之前都需要检测到目标。然而，大部分情况下，动目标信号较大的距离徙动以及大的方位带宽引起的基带内不包含完整的方位频谱使得目标检测非常困难。针对这个问题，Jao提出了基于良好成像信号与运动参数之间关系的两维参数搜索成像方法。Perry给出了一种基于keystone变换的成像方法，这种方法可以对距离徙动中由目标径向速度引起的线性走动进行校正，却不能完全校正由目标横向速度引起的二次徙动，而且当动目标的频谱被分成两部分的时候，直接采用keystone变换会导致动目标轨迹分裂。Zhu提出了一种两维频域的匹配滤波方法，这种方法在未知动目标参数情况下，可以有效处理距离徙动的问题，但是也不能很好的解决基带内不包含完整的方位频谱引起的伪影问题。以上方法都不能在动目标运动参数未知的情况下，同时解决较大距离徙动的校正问题和大方位带宽引起的基带内不包含完整的方位频谱问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述已有技术的不足，在动目标运动参数未知的情况下，提供一种基于解斜和楔石处理的动目标瞬时距离多普勒成像方法，以解决较大距离徙动的校正问题和大方位带宽引起的基带内不包含完整的方位频谱问题。本发明是这样实现的通过对原始合成孔径雷达SAR的回波信号作距离向傅里叶变换得到回波信号在距离频域-方位时域的表达式，对回波信号作“解斜”处理，补偿其二次徙动量并压缩方位带宽；然后对回波信号进行Keystone变换，校正线性走动量；再利用估计所得的回波信号方位�：曰夭ㄐ藕沤新瞬ù恚蛔詈蠖曰夭ㄐ藕抛骶嗬肽娓道镆侗浠缓头轿桓道镆侗浠患纯傻玫侥勘暝诰嗬胧庇�-方位多普勒域的成像结果。具体过程包括如下(I)接收原始合成孔径雷达回波信号，对回波信号作距离向傅里叶变换得到回波信号在距离频域-方位时域的表达式；(2)根据回波信号在距离频域-方位时域的表达式，构造一个方位“解斜”函数H(fr, ta ；t0)H{fr,ta；to) = exp J — (fc + fr)^') (to, — to 丫
'C 'AHh
IJ J
其中，f。为载频，f；为距离频率，U为载机速度，U 3为动目标沿航线速度，Rb为载机到场景最近斜距，ta为慢时间，t0为任选的方位时间，exp为以自然对数e为底的指数函数，c为光速。(3)用所述的方位“解斜”函数H(f；，ta ；t0)对回波信号进行“解斜”处理，即将回波信号与H(f；，ta ；t0)相乘，补偿回波信号的二次徙动量并压缩回波信号方位带宽；(4) “解斜”处理后，利用Keystone变换去除回波信号的线性走动量；(5)估计去除线性走动量后回波信号的方位�：玫玫降姆轿荒：乖旆轿宦瞬ê鼿 ( ；，τ a)，对回波信号进行方位向的滤波处理；
,、 4τγ PRF(Ta -^ )λI H /Γ,τα = exp j--x M x fr
x JC2其中，Ta表示KT变换后新的慢时间，PRF为脉冲重复频率，λ为信号波长，M表示方位�：�(6)对方位向滤波处理后的回波信号作距离向逆傅里叶变换和方位向傅里叶变换，得到回波信号在距离时域-方位多普勒域的成像结果。本发明与现有技术相比具有如下优点I)本发明在动目标运动参数未知的情况下，通过对动目标回波信号在距离频域-方位时域的“解斜”处理，校正动目标回波信号二次徙动的同时，对方位带宽进行了压缩，有效解决了动目标回波信号方位带宽较大引起的基带内不包含一个完整频谱的问题；2)本发明通过Keystone变换很好地补偿了动目标回波信号中大的线性走动量。
图I是本发明的成像流程图；图2是本发明对慢速动目标的仿真实验成像结果图；图3是本发明对快速动目标的仿真实验成像结果图；图4是本发明在实测数据图像中选定的一个区域；图5是本发明对图4中目标I的�：兰平峁约熬劢钩上窠峁煌�6是本发明对图4中目标2的�：兰平峁约熬劢钩上窠峁�。
具体实施方式
参照图I，本发明的实现步骤如下步骤1，接收原始合成孔径雷达回波信号，对回波信号作距离向傅里叶变换得到回波信号在距离频域-方位时域的表达式s (f；，ta)；
权利要求
1.一种基于解斜和楔石处理的动目标瞬时距离多普勒成像方法，包括如下步骤 (1)接收原始合成孔径雷达回波信号，对回波信号作距离向傅里叶变换得到回波信号在距离频域-方位时域的表达式； (2)根据回波信号在距离频域-方位时域的表达式，构造一个方位“解斜”函数H(f；，ta ;t0)
2.根据权利要求I中所述的动目标瞬时多普勒成像方法流程，其中所述步骤(4)中的Keystone变换,是通过等式(fc+fr) (ta_tQ) = fc( τ a-t0),将回波信号由慢时间ta表示变换为由新的慢时间Ta表示。
3.根据权利要求I中所述的动目标瞬时多普勒成像算法流程，其中步骤(5)所述的估计去除线性走动量后回波信号的方位�：慈缦虏街杞� (5a)构造�：兰坡瞬ê�( ；，τ3)形成一组滤波器
全文摘要
本发明公开了一种基于解斜和楔石处理的动目标瞬时距离多普勒成像方法，主要解决现有动目标成像技术在动目标运动参数未知的情况下存在较大距离徙动和基带内不包含完整方位频谱的问题。其实现过程(1)接收原始合成孔径雷达回波信号，对回波信号作距离向傅里叶变换；(2)构造一个方位“解斜”函数，对回波信号进行“解斜”处理；(3)利用Keystone变换去除回波信号的线性走动量；(4)估计去除线性走动量后回波信号的方位�：曰夭ㄐ藕沤蟹轿幌蚵瞬ù恚�(5)对方位向滤波处理后的回波信号作距离逆傅里叶变换和方位傅里叶变换，得到回波信号的成像结果；本发明能有效改善动目标的成像效果，可用于动目标检测，识别和成像领域。
文档编号G01S13/90GK102901966SQ20121040333
公开日2013年1月30日 申请日期2012年10月22日 优先权日2012年10月22日
发明者孙光才, 邢孟道, 张升, 保铮 申请人:西安电子科技大学
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