专利名称：一种前视双基地合成孔径雷达频谱获取方法
技术领域：
本发明属于雷达技术领域，它特别涉及前视双基地合成孔径雷达(简称:FBSAR)的闻效成像技术。
背景技术：
前视双基地合成孔径雷达(Forward-lookingBistatic Synthetic ApertureRadar，简写FBSAR)系统发射机、接收机分置于不同载体平台，收发波束均指向接收平台的正前方区域。由于收、发平台分置，FBSAR系统能够突破传统单基地SAR系统前视成像盲区的限制，可对接收机正前方目标实现二维高分辨成像。因此，FBSAR系统可以应用于全天时、全天候的飞行器自主着陆、自主导航、物资空投等领域，为国民经济的发展和国家安全发挥重要的作用。德国宇航局(FGAN)高频物理与雷达技术研究所(FHR)于2009年11月实施了FBSAR系统试验，验证了 FBSAR 二维前视成像的可行性。FBSAR系统回波频谱模型是揭示系统回波信号频域特征、构建频域成像算法的必要前提和基础。然而获取FBSAR系统二维频谱解析式相较于单基地合成孔径雷达(SAR)难度大大增加，这是由于系统收、发平台的空间分置，使得其回波信号斜距史的数学描述表现为两个二次根式之和,致使驻定相位原理(Principle of Stationary Phase,简称PSP)需要求解一元四次方程，因此难以直接获得其频谱解析式。此外，FBSAR系统中由于接收平台工作于正前视，接收机相对目标的距离位置是对称的，导致其回波空变特性发生改变，故其系统频谱模型必须能正确反映回波空变特性。目前已公开发表的双基地合成孔径雷达频谱模型文献中，有代表性的方法有德国Loffeld等学者提出的LBF方法(见文献1:0.Loffeld, H.Nies, V.Peters, andS.Knedlik, “Models and useful relations for bistatic SAR processing,，，IEEETrans.Geosc1.Remote Sens., vol.42, n0.10, pp.2031 - 2038, Oct.2004.)及其改进方法(见文献 2:R.Wang, Y.K.Deng, 0.Loffeld, 1.ffalterscheid, T.Espeter, J.Klare, J.H.G.Ender.“Processing the azimuth-variant bistatic SAR data by using monostaticimaging algorithms based on two-dimensional principle of stationary phase,，’IEEETransactions on Geoscience and Remote Sensing, vol.49, n0.10, pp.3504-3520, 2011)，以及序列反转方法(见文献 3:Y.L.Neo, F.Wong, and 1.G.Cumming, “A two-dimensionalspectrum for bistatic SAR processing using series reversion,，’IEEE Geosc1.RemoteSens.Lett., vol.4, n0.1, pp.93 - 96, Jan.2007.)。然而,这些方法获取的频谱形式复杂,难以正确描述FBSAR回波特征，因此，不适于FBSAR频域聚焦成像等应用。
发明内容
本发明的目的是克服现有FBSAR频域模型解析式形式复杂、无法正确描述其回波特征等不足，提供了一种形式简洁的高精度FBSAR系统频谱获取方法，该方法充分考虑了FBSAR的系统特点，通过泰勒展开实现对其回波斜距史进行高精度近似，而后利用PSP方法获取高精度频谱解析式。该方法获取的频谱解析式可以准确反映FBSAR回波的频域特征，可以用于实现FBSAR系统高性能成像。为了方便描述本发明的内容，首先作以下术语定义:定义1、FBSAR系统斜距史FBSAR系统斜距史定义为在各个方位时刻t，系统发射、接收平台相对目标P斜距之和
权利要求
1.一种前视双基地合成孔径雷达解析频谱获取方法，包含如下步骤: 步骤1、初始化参数 初始化前视双基地合成孔径雷达成像系统参数包括:雷达系统发射的信号中心频率，记做f。；雷达发射信号波长，记做λ ;雷达系统发射信号带宽，记做B;雷达系统发射信号调频斜率，记做μ ;雷达系统脉冲重复频率，记做PRF ;雷达系统距离向采样点数，记做队；雷达系统方位向采样点数，记做Na;发射和接收平台距目标最近时刻，分别记做发射和接收平台距目标最近斜距，分别记做I", r0P ； 步骤2、构建距离频域-方位时间域频谱解析式 根据步骤I中前视双基地合成孔径雷达初始化参数，构建前视双基地合成孔径雷达系统冲激响应在距离频域-方位时间域的频谱解析式S^f，t; P)S0 (f, t;P) = O (P).exp{_j2 31 (f+fc).r (t;P)/C}.exp {-j π f2/μ }(7) 其中，f是距离频域的频率，f。是系统发射信号的中心频率，μ是系统发射信号调频斜率，t是方位时间即慢时间，C是光速大�。瑀 (t; P)是星机前视双基地合成孔径雷达在t时刻距离点目标P的斜距值，P表示点目标的空间位置，σ⑵是点目标的空间散射分布函数；步骤3、距离压缩 针对步骤2中得到的前视双基地合成孔径雷达系统冲激响应频谱解析式，采用传统频域距离压缩方法，得到经过距离压缩后的冲激响应频谱解析式S(f，t;P)S(f, t;P) = o (P) * exp {-j 2 3i (f+fc).r(t;P)/C}(8) 步骤4、建立斜距史平方解析式 根据步骤I中前视双基地合成孔径雷达成像系统参数及点目标空间位置，得到系统斜距史的平方解析式R (t; P)
全文摘要
本发明公开了一种前视双基地合成孔径雷达解析频谱获取方法，它是利用前视双基地合成孔径雷系统回波斜距史特点，对其平方项进行二阶泰勒展开处理，利用泰勒展开，合理近似能反映前视双基地合成孔径雷达系统回波特性的斜距史模型，并利用该近似斜距史，把求解驻定相位点时间的方程阶数由四阶降为二阶，从而有效减小了驻定相位原理的应用难度，同时在保证二维频谱精度的前提下，获得精度高、形式简洁的频谱解析式。本发明的方法适用前视双基地合成孔径雷达频域高精度聚焦成像等应用。
文档编号G01S13/90GK103207394SQ201310072989
公开日2013年7月17日 申请日期2013年3月7日 优先权日2013年3月7日
发明者刘喆, 张晓玲, 黄欢 申请人:电子科技大学
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