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专利名称：一种固定站双基地合成孔径雷达成像方法
技术领域：
本发明属于雷达技术领域，它特别涉及合成孔径雷达成像技术中的固定站双基地SAR的成像方法。
背景技术：
合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种全天时、全天候的现代高分辨率微波遥感成像雷达，它利用雷达天线和目标区域间的相对运动来获得空间的高分辨率。在军事侦察、地形测绘、植被分析、海洋及水文观测、环境及灾害监视、资源勘探以及地壳微变检测等领域，合成孔径雷达发挥了越来越重要的作用。双基地SAR是一种新的雷达体制，系统发射站和接收站分置于不同平台上，收发分置的特点使其具备了许多突出的优点和特点，如获取目标信息丰富、作用距离远、安全性好、抗干扰能力强等。固定双基地合成孔径雷达(OS-BSAR)是指只有一个基站运动，而另一个基站几乎静止的双基地SAR。传统的单基站SAR和两平台并行运动的双基地SAR在方位向上是空不变的，而OS-BSAR在方位向却是空变的，因为OS-BSAR的接收站、发射站间存在着相对位置的变化，这种变化导致同一距离门内存在着不同的距离单元徙动和多普勒参考函数。由于传统的成像算法，如RD算法、CS算法、ω K算法都是基于方位向空不变的，对于OS-BSAR而言，这些算法将不能直接应用。在文献New applications of nonlinear chirp scaling in SAR dataprocessing, Wong, F. ff. ; Yeo, T. S. , IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. , vol. 39, no.5, pp. 946 - 953, 2001 和 An improved NLCS algorithm with capability analysisfor one-stationary BiSAR, Xiaolan Qiu, Donghui Hu, IEEE Trans. Geosci. RemoteSens.，vol. 46，no. IOPart 2，pp. 3179 - 3186，2008 中，提出了一种非线性 CS 方法来补偿同一距离门内的不同频率调制的速率，但是这种方法忽略了距离徙动沿方位向的变化，这在距离徙动沿方位向空变比较大的情况下将会引入更大的误差。在文 献Focusing bistatic sar data in airborne/stationaryconfiguration, Wang, R. , Loffeld, IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. , vol. 48, no. I, pp. 452-465，2010中，提出了一种基于数据分块的方法，该方法在每一个数据块内忽略二维空变性的影响，但是这种方法只适合方位向范围变化不大的情况，而且数据分块还降低了处理的效率。

发明内容
本发明的目的是针对背景技术存在的缺陷，研究设计一种OS-BSAR成像处理方法，克服传统SAR成像方法和现有固定站双基地SAR成像方法针对OS-BSAR数据处理时二维空变性的问题。本发明的技术方案是一种固定站双基地合成孔径雷达成像方法，具体包括如下步骤步骤一成像系统参数初始化，双基地SAR的发射站是固定的，其位置坐标记为(xT，yT, hT)，其中，xT、yT和hT分别为发射站的X轴、I轴和Z轴坐标；接收站零时刻位置坐标记为(XK, yE, hE),其中，Xe> yE和hE分别为接收站的X轴、y轴和z轴坐标；零时刻记为波速中心位于场景坐标系原点处，平台速度记为V，场景中任一点目标的位置坐标记为P(x，y);固定站双基地合成孔径雷达目标点到发射站和接收站的距离和随方位时间的变化为记为R(t;x, y) =Rt(x, y) +Re(t;x, y),t为方位向时间，其中，RK(t;X，y)为目标点到发射站距离随方位时间的变化，具体表达式
权利要求
1.一种固定站双基地合成孔径雷达成像方法，具体包括如下步骤 步骤一成像系统参数初始化， 双基地SAR的发射站是固定的，其位置坐标记为(xT，yT, hT)，其中，xT、yT和hT分别为发射站的X轴、y轴和z轴坐标；接收站零时刻位置坐标记为(xK, yE, hK),其中，xK、yE和hK分别为接收站的x轴、y轴和z轴坐标；零时刻记为波速中心位于场景坐标系原点处，平台速度记为V，场景中任一点目标的位置坐标记为P(x，y);固定站双基地合成孔径雷达目标点到发射站和接收站的距离和随方位时间的变化为记为R(t;x, y) =Rt(x, y) +Re(t;x, y), t为方位向时间，其中，RK(t;X，y)为目标点到发射站距离随方位时间的变化，具体表达式为Rr(,;A-,y)=^{X—xK)- +(V-Vt — .Vfi)2 +hR2 ； Rt(x, y)为目标点到发射站距离，具体表达式为Rt (a%y)=」(x-xT、- + (y-yr Y + hT~ ； 步骤二 计算固定站双基地合成孔径雷达点目标回波二维频谱，目标回波表达式为<y(r，t; x, y) = a(x, y)rec^ 'Y，力],产)]* exp|/H;[r-及(^v)]21 * exp|—j'2疋/0 取 X，J;)|TrTaIc J Lc J 其中，o (x，y)是目标点的反射系数，T是快时间变量，Td(t;x，y)是双程回波延迟，rect[ ]和《a[ ]分别是快时间域和慢时间域的窗函数，td(y)=y/V是慢时间延迟函数，&是发射信号的调频率，c是光速，&是载频，Tr和Ta分别是快时间域和慢时间域的窗宽度； 利用驻定相位原理，得到信号的二维频谱SU、./; ； A y) = cr(x, y)recl\^-\wo [.人 Jdc] exp./； ； x, y)} BB ra 其中，为距离向频率带宽，Ba为方位向频率带宽， 二维频谱的相位 -2^(X)J(^f-df -2nf, I人,.cv cVV其中，f是距离频率，ft是方位频率，fdc为目标点多普勒中心频率，rK (X)为载机平台到目标点P(x，y)的最短斜距，即= sl(x — xs)2 + h/，记接收平台到目标区域中心的最近斜距为= yl(x0 - xR)2 + hR2 , x0为目标区域中心点的X轴坐标； 将整个目标区域回波的二维频谱表示成一个积分的形式 H(f, ft)= f f S(f, ft;x, y) dxdy, 步骤三将步骤二中的点目标回波二维频谱相位0 (f, ft；x, y)进行多项式展开， 首先将Rt (X，y)表示成rK(x)和y的函数RT(rx(x),y) = H(x)2-hj + xR — xTf + (y — yTf + hT2 将rK (X)简记为r,则可将Rt (r, y)近似线性展开为Rt (r, y) ^ RT0+ar+by,其中__ dRAr，y) ，b - dMl^y) ,相Rto ^RT{r,y) r=l.mJ,=( tR{) = ^J(x0 - X5)2 + hR"， dr r=,>o,v=0办 r=l>(l,.v=o位可以表示为
2.根据权利要求I所述的固定站双基地合成孔径雷达成像方法，其特征在于，步骤八中所述的补偿因子具体为
全文摘要
本发明公开了一种固定站双基地合成孔径雷达成像方法，针对OS-BSAR数据处理时二维空变性的问题，本发明的方法在得到二维空变的点目标参考频谱后，将其进行多项式展开，并对展开后的相位进行合并，产生一个尺度变换因子，再沿距离向做变尺度傅立叶反变换，方位向傅立叶反变换和相位补偿，就到了最终的图像。本发明的成像方法在得到距离向的尺度变换因子后，在距离向上作变尺度傅立叶反变换，方位向上做傅里叶反变换和相位补偿，完成二维空变的校正，具体通过变尺度傅立叶反变换，解决了传统SAR成像方法和现有固定站双基地SAR成像方法针对OS-BSAR数据处理时方位向空变性的问题，并且只使用了乘法和快速傅立叶变换，处理效率高。
文档编号G01S13/90GK102707283SQ20121019809
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月15日 优先权日2012年6月15日
发明者夏永红, 李中余, 李文超, 杨建宇, 武俊杰, 黄钰林 申请人:电子科技大学