CN103197315A - 一种流结构非匀速直线运动合成孔径雷达成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种流结构非匀速直线运动合成孔径雷达成像方法，它是通过采用循环缓冲数据结构，将传统后向投影算法逐像素匹配的工作模式改进为合成孔径滑窗投影的工作模式，使得在任意时刻处理系统需要存储于内存中的数据量与所处理场景的方位向长度无关，解决实际合成孔径雷达成像处理过程中内存消耗量大的问题；通过天线相位中心轨迹代替传统成像处理中的平台平均速度，实现对非匀速直线运动合成孔径雷达的高精度成像处理。本发明可用于各种工作模式机载合成孔径雷达数据实时或线下成像处理。

Description

一种流结构非匀速直线运动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，它特别涉及了合成孔径雷达成像技术领域。

背景技术

高精度成像处理方法是合成孔径雷达研究领域的重要问题之一，高精度合成孔径雷达图像对于提高SAR干涉相位提取精度、图像识别精度，以及扩展合成孔径雷达应用范围具有重要意义。根据本发明人了解以及已发表的文献，例如：文献：H.Cantalloube;P.Dubois-Fernandez,“Airborne X-band SAR imaging with10cm resolution:technical challenge and preliminary results”,IEE Proceedings-Radar,Sonar and Navigation,vol.153,Issue:2,pp.163-176,2006，和文献WeiXian Tan;DaoJing Li;Wen Hong,“Airborne Spotlight SAR Imaging with Super HighResolution based on Back-Projection and Autofocus Algorithm”,IEEE InternationalGeoscience and Remote Sensing Symposium(IGARSS),2008,vol.4,pp.1300-1303，后向投影算法由于其成像精度高、运动补偿效果好，成为高精度合成孔径雷达成像处理的重要方法之一，但同时也存在运算量大的问题。

为了克服后向投影算法运算量大的问题，满足实际合成孔径雷达数据处理的需要，目前一般可以采用FPGA或GPU等并行技术提高处理效率。在对实际合成孔径雷达数据进行成像时，需要处理的数据量很大，目前的FPGA和GPU平台的内存无法满足SAR实际成像处理应用的要求，影响了后向投影算法在实际中的应用。

发明内容

为了克服后向投影算法在FPGA和GPU平台上内存消耗量大的缺点，本发明提出了一种流结构非匀速直线运动合成孔径雷达成像方法。该方法通过对传统后向投影算法进行流结构改进，使得成像处理过程的内存消耗量与合成孔径雷达图像的方位向长度无关，从而保证了该算法在FPGA和GPU等高速并行平台上处理大批量数据的可能性，并且能够实现非匀速直线运动误差补偿。

为了方便描述本发明的内容，首先作以下术语定义：

定义1、合成孔径雷达斜视偏移

合成孔径雷达斜视偏移是指由于合成孔径雷达天线波束方向与天线运动方向不垂直而导致的地面波束照射区域中心运动方向分量与合成孔径雷达天线相位中心运动方向分量之间的偏移。假设合成孔径雷达斜视角为θ，雷达到目标的距离为R，则斜视偏移可计算为：Disp_sq=R×tan(θ)。

定义2、二维图像空间

二维图像空间是指合成孔径雷达图像所在的平面，一般是由合成孔径雷达波束视线方向和合成孔径雷达运动方向确定的平面，也可以是地平面、海平面等，本发明中以合成孔径雷达运动方向作为二维图像空间的y轴方向。

定义3、合成孔径雷达原始数据文件

合成孔径雷达原始数据文件是指合成孔径雷达工作过程中，用来记录原始回波数据以及相关辅助信息，如脉冲重复周期序号，的文件。在已知合成孔径雷达原始数据文件名称和所需读取的脉冲重复周期序号时，可以从合成孔径雷达原始数据文件中获得该脉冲重复周期序号对应时刻合成孔径雷达所采集到的回波数据。

定义4、合成孔径雷达天线相位中心数据文件

合成孔径雷达天线相位中心数据文件是指合成孔径雷达工作过程中，用来记录各脉冲重复周期序号时刻天线相位中心位置以及相关辅助信息，如脉冲重复周期序号，的文件。在已知合成孔径雷达天线相位中心数据文件名称和所需读取的脉冲重复周期序号时，可以从合成孔径雷达天线相位中心数据文件中获得该脉冲重复周期序号对应时刻合成孔径雷达天线相位中心位置。

定义5、标准的合成孔径雷达距离压缩和插值方法

标准的合成孔径雷达距离压缩是指采用线性调频信号脉冲压缩方法进行的合成孔径雷达距离压缩，标准的合成孔径雷达距离向插值方法是指采用频域补零方法进行的sinc插值处理。在实际处理中，距离压缩和插值经常作为同一个步骤出现，称为标准的合成孔径雷达距离压缩和插值方法。详细内容可参考文献：Ian G.Cumming等著,洪文等译.合成孔径雷达成像——算法与实现.北京:电子工业出版社,2007。

定义6、外部存储设备

外部存储设备是指相对内存而言，具有庞大存储空间，但访问速度较慢的存储介质，如硬盘等。

定义7、循环访问准则

循环访问准则是指访问具有循环数据结构的连续数据段时应遵守的规则。

当需要访问循环数据结构地址从a到b（a≤b）的数据段时，首先需要对地址a和b进行取模运算，得到a'=mod(a,M)和b'=mod(b,M)，其中，mod(σ,M)表示对变量σ取模M的操作。

如果b'≥a'，则访问a'到b'的数据段；如果b'<a'，则访问a'到M-1的数据段，并访问0到b'的数据段。

定义8、标准的已知两点位置计算距离公式

假设第一个点的坐标为(x₁,y₁,z₁)，第二个点的坐标为(x₂,y₂,z₂)，则两点之间的距离R为：

$R=\sqrt{{(x_1-x_2)}^2+{(y_1-y_2)}^2+{(z_1-z_2)}^2}$

定义9、计算机内存

内存是指用于暂时存放中央处理器中的运算数据以及与硬盘等外部存储器进行数据交换的设备，通过在内存中分配一定的空间，可以创建各种类型的变量，如整型变量、浮点型变量等。详细内容可参考文献：严云洋编计算机组成原理北京：科学出版社，2011。

本发明提供了一种流结构非匀速直线运动合成孔径雷达成像方法，它包括以下几个步骤：

步骤1、初始化成像处理参数

为了实现合成孔径雷达成像处理，成像系统需提供如下初始化参数，包括：工作波长，记作λ；发射信号时宽，记作T_Puls；接收机采样频率，记作f_s；接收波门延迟，记作T_Delay；距离向采样点数，记作N_r；合成孔径雷达天线相位中心数据文件所包含的脉冲重复周期数目，记作N_Azi，成像系统距离向理论分辨率，记作ρ_r；成像系统方位向理论分辨率，记作ρ_a；合成孔径雷达斜视偏移，记作Disp_sq；合成孔径长度，记作L_ap；距离向插值倍数，记作k，k为自然数；成像区域起始位置x方向分量，记作x₀；成像区域起始位置y方向分量，记作y₀；成像区域起始位置z方向分量，记作z₀；成像区域宽度，记作L_x；成像区域长度，记作L_y；批处理长度，记作Batch，Batch为自然数；子图像长度，记作L_sub；合成孔径雷达原始数据文件名称；合成孔径雷达天线相位中心数据文件名称。

步骤2、确定孔径缓存尺寸

根据步骤1已知的成像系统距离向理论分辨率ρ_r，利用公式int_x=0.5×ρ_r，计算成像区域像素x方向间隔，记作int_x；根据步骤1已知的成像系统方位向理论分辨率ρ_a，利用公式int_y=0.5×ρ_a，计算成像区域像素y方向间隔，记作int_y。根据步骤1已知的合成孔径长度L_ap，利用公式

计算合成孔径长度对应的像素点数，记作N_ap；利用公式N_apbuff=N_ap+100，计算孔径缓存的长度，记作N_apbuff；根据步骤1已知的成像区域宽度L_x，利用公式

计算孔径缓存的宽度，记作N_x，其中，round(σ)表示对变量σ的四舍五入取整操作，σ为实数。

步骤3、确定子图像缓存尺寸

根据步骤1中已知的子图像长度L_sub和步骤2中得到的成像区域像素y方向间隔int_y，利用公式

计算子图像缓存长度，记作N_sub。

步骤4、初始化孔径缓存和子图像缓存

根据步骤2得到的孔径缓存长度N_apbuff和孔径缓存宽度N_x，创建大小为N_apbuff×N_x的二维数组，称作“孔径缓存”，记作Buff_ap(i,j)，其中，i表示孔径缓存的行序号，i=0,1,...,(N_apbuff-1)，j表示孔径缓存的列序号，j=0,1,...,(N_x-1)，并将孔径缓存的所有元素置零。根据步骤3得到的子图像缓存长度N_sub和步骤2得到的孔径缓存宽度N_x，创建大小为N_sub×N_x的二维数组，称作“子图像缓存”，记作Buff_sub(m,j)，m表示子图像缓存的行序号，其中，m=0,1,...,(N_sub-1)。

步骤5、读取天线相位中心数据

根据步骤1已知的合成孔径雷达天线相位中心数据文件名称，读取合成孔径雷达天线相位中心数据文件中所有时刻的天线相位中心位置，记作P_apc(ID)，其中，ID表示脉冲重复周期序号，ID=0,1,2,...,(N_Azi-1)，N_Azi表示合成孔径雷达天线相位中心数据文件所包含的脉冲重复周期数目。

步骤6、读取回波数据

在计算机内存中分配一个整型变量，称为“批处理起始脉冲重复周期序号”，记作ID_bat，并将批处理起始脉冲重复周期序号ID_bat的值置为0。根据步骤5得到的合成孔径雷达天线相位中心数据文件中所有时刻的天线相位中心位置P_apc(ID)，利用公式 $y_{\mathrm{cur}}=P_{\mathrm{apc}}^y({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+\mathrm{Batch}-1)+{\mathrm{Disp}}_{\mathrm{sq}}+\frac{L_{\mathrm{ap}}}{2}-y_0,$ 其中，

表示合成孔径雷达天线相位中心数据文件中α_y时刻的天线相位中心位置沿运动方向的分量，其中，α_y为整数，采用标准的已知两点位置计算距离的方法，计算当前批次孔径最前端位置到场景初始位置的距离，记作y_cur。

如果当前批次孔径最前端位置到场景初始位置的距离y_cur小于0，则跳转至步骤15。利用公式 $y_{\mathrm{cur}}^{\&prime;}=P_{\mathrm{apc}}^y\left({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}\right)+{\mathrm{Disp}}_{\mathrm{sq}}-\frac{L_{\mathrm{ap}}}{2}-y_0,$ 采用标准的已知两点位置计算距离的方法，计算当前批次孔径最末端位置到场景初始位置的距离，记作y'_cur。

如果当前批次孔径最末端位置到场景初始位置的距离y'_cur大于成像区域长度L_y，则跳转到步骤16。否则，根据步骤1已知的合成孔径雷达原始数据文件名称，读取脉冲重复周期序号ID=ID_bat+a时刻的合成孔径雷达回波数据，记作D_raw(p,a;ID_bat)，其中，p为合成孔径雷达回波数据距离向采样序号，p=0,1,2,...,(N_r-1)，a为当前批次脉冲重复周期子序号，a=0,1,2,...,(Batch-1)。

步骤7、距离压缩与插值

采用标准的合成孔径雷达距离压缩和插值方法，对步骤6得到的脉冲重复周期序号ID=ID_bat+a时刻的合成孔径雷达回波数据D_raw(p,a;ID_bat)沿距离向进行距离压缩和插值，得到距离压缩和插值后的合成孔径雷达数据，记作D_RC(l,a;ID_bat)，其中，l=0,1,2,...,(kN_r-1)。

步骤8、孔径缓存循环置零

如果批处理起始脉冲重复周期序号ID_bat=0，则跳转到步骤9。否则，根据步骤5得到的合成孔径雷达天线相位中心数据文件中所有时刻的天线相位中心位置P_apc(ID)，利用公式

${\mathrm{IDZero}}_{\mathrm{apbuff}}^{\mathrm{start}}=\mathrm{mod}(\mathrm{round}\left(\frac{P_{\mathrm{apc}}^y({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}-1)+{\mathrm{Disp}}_{\mathrm{sq}}-y_0-L_{\mathrm{ap}}/2}{{\mathrm{int}}_y}\right)+1+N_{\mathrm{ap}},N_{\mathrm{apbuff}}),$

计算当前处理批次需要置零的孔径缓存行序号的起始位置，记作

利用公式

${\mathrm{IDZero}}_{\mathrm{apbuff}}^{\mathrm{end}}=\mathrm{mod}(\mathrm{round}\left(\frac{P_{\mathrm{apc}}^y({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+\mathrm{Batch}-1)+{\mathrm{Disp}}_{\mathrm{sq}}-y_0-L_{\mathrm{ap}}/2}{{\mathrm{int}}_y}\right)+1+N_{\mathrm{ap}},N_{\mathrm{apbuff}}),$

计算当前处理批次需要置零的孔径缓存行序号的终止位置，记作

其中，mod(σ',Λ)表示对变量σ'取Λ的模，其中，σ'为正整数，Λ为正整数。按照循环访问准则，将孔径缓存行序号位于

和

之间的孔径缓存的整列区域置零。

步骤9、计算像素点到合成孔径雷达的距离

令当前批次内脉冲重复周期子序号a=0，根据步骤5得到的合成孔径雷达天线相位中心数据文件中所有时刻的天线相位中心位置P_apc(ID)，选择脉冲重复周期序号ID=ID_bat+a时刻合成孔径雷达数据天线相位中心位置，利用公式

${\mathrm{IDPix}}_{\mathrm{start}}=\mathrm{round}\left(\frac{P_{\mathrm{apc}}^y({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+a)+{\mathrm{Diap}}_{\mathrm{sq}}-y_0-L_{\mathrm{ap}}/2}{{\mathrm{int}}_y}\right),$

计算当前脉冲重复周期时刻合成孔径末端相对场景初始位置的像素间隔，记作IDPix_start。利用公式x_(i,j)=j×int_x+x₀，j=0，计算当前脉冲重复周期时刻合成孔径照射区域内第i行第j列像素的位置的x方向分量，记作x_(i,j)；利用公式y_(i,j)=(i+IDPix_start)×int_y+y₀，i=0，计算当前脉冲重复周期合成孔径照射区域内第i行第j列像素的位置的y方向分量，记作y_(i,j)，利用公式z_(i,j)=z₀，计算当前脉冲重复周期合成孔径照射区域内第i行第j列像素的位置的z方向分量，记作z_(i,j)。利用公式

$R_{(i,j)}({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+a)=\sqrt{{(x_{(i,j)}-P_{\mathrm{apc}}^c({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+a))}^2+{(y_{(i,j)}-P_{\mathrm{apc}}^y({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+a))}^2+{(z_{(i,j)}-P_{\mathrm{apc}}^z({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+a))}^2},$

计算当前脉冲重复周期合成孔径内照射区域第i行第j列像素到当前脉冲重复周期时刻合成孔径雷达天线相位中心的距离，记作R_(i,j)(ID_bat+a)，其中，

表示合成孔径雷达天线相位中心数据文件中α_x时刻的天线相位中心位置在二维图像空间中垂直于运动方向的分量，α_x为整数，

表示合成孔径雷达天线相位中心数据文件中α_z时刻的天线相位中心位置垂直于二维图像空间的分量，α_z为整数。

步骤10、计算像素对应的回波位置

采用步骤9得到的当前脉冲重复周期合成孔径内照射区域第i行第j列像素到当前脉冲重复周期时刻合成孔径雷达天线相位中心的距离R_(i,j)(ID_bat+a)，利用公式 ${\mathrm{IDecho}}_{(i,j)}({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+a)=\mathrm{round}((\frac{{2R}_{(i,j)}({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+a)}{C}-T_{\mathrm{Delay}}+T_{\mathrm{Puls}})\&times;k\&times;f_s),$ 其中，C表示光速，计算当前脉冲重复周期合成孔径照射区域内第i行第j列像素在当前脉冲重复周期对应的距离向回波位置序号，记作IDecho_(i,j)(ID_bat+a)。

步骤11、相位补偿和累加

利用步骤7得到的距离压缩和插值后的合成孔径雷达数据D_RC(l,a;ID_bat)和步骤10得到的当前脉冲重复周期合成孔径照射区域内第i行第j列像素在当前脉冲重复周期对应的距离向回波位置序号IDecho_(i,j)(ID_bat+a)，利用公式

Buff_ap(mod(IDPix_start+i,N_apbuff),j)←Buff_ap(mod(IDPix_start+i,N_apbuff),j)

+D_RC(IDecho_(i,j)(ID_bat+a),a;ID_bat)，

$\&times;\exp (\sqrt{-1}\&times;2\mathrm{\&pi;}\&times;R_{(i,j)}({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+a)/\mathrm{\&lambda;})$

其中，←表示赋值操作，exp表示以自然对数的底为底的指数函数，将相位补偿后的当前脉冲重复周期合成孔径照射区域内第i行第j列像素在当前脉冲重复周期对应的回波累加到孔径缓存中行序号等于mod(IDPix_start+i,N_apbuff)、列序号等于j的位置。

步骤12、遍历孔径缓存所有位于孔径照射区域内的像素

选择当前脉冲重复周期合成孔径照射区域内所有第i行第j列像素，其中i=0,1,...,(N_ap-1)，j=0,1,...,(N_x-1)，重复步骤9-11，直到遍历孔径缓存中当前脉冲重复周期时刻所有位于孔径照射区域内的像素。

步骤13、遍历当前批次的所有脉冲重复周期

改变当前批次内脉冲重复周期子序号a，令a=1,2,...,(Batch-1)，重复步骤9-12，直到遍历当前批次的所有脉冲重复周期。

步骤14、孔径缓存数据输出

如果批处理起始脉冲重复周期序号ID_bat=0，则跳转到步骤15。否则，根据步骤5得到的合成孔径雷达天线相位中心数据文件中所有时刻的天线相位中心位置P_apc(ID)，利用公式

${\mathrm{IDR}}_{\mathrm{apbuff}}^{\mathrm{start}}=\mathrm{mod}(\mathrm{round}\left(\frac{P_{\mathrm{apc}}^y({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}-1)+{\mathrm{Disp}}_{\mathrm{sq}}-y_0-L_{\mathrm{ap}}/2}{{\mathrm{int}}_y}\right)-2,N_{\mathrm{apbuff}}),$

计算当前处理批次需要读取的孔径缓存行序号的起始位置，记作

利用公式

${\mathrm{IDR}}_{\mathrm{apbuff}}^{\mathrm{end}}=\mathrm{mod}(\mathrm{round}\left(\frac{P_{\mathrm{apc}}^y({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+\mathrm{Batch}-1)+{\mathrm{Disp}}_{\mathrm{sq}}-y_0-L_{\mathrm{ap}}/2}{{\mathrm{int}}_y}\right)-2,N_{\mathrm{apbuff}}),$

计算当前处理批次需要读取的孔径缓存行序号的终止位置，记作

利用公式

${\mathrm{IDW}}_{\mathrm{apbuff}}^{\mathrm{start}}=\mathrm{mod}(\mathrm{round}\left(\frac{P_{\mathrm{apc}}^y({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}-1)+{\mathrm{Disp}}_{\mathrm{sq}}-y_0-L_{\mathrm{ap}}/2}{{\mathrm{int}}_y}\right)-2,N_{\mathrm{sub}}),$

计算当前处理批次需要写入的子图像缓存行序号的起始位置，记作

利用公式

${\mathrm{IDW}}_{\mathrm{apbuff}}^{\mathrm{end}}=\mathrm{mod}(\mathrm{round}\left(\frac{P_{\mathrm{apc}}^y({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+\mathrm{Batch}-1)+{\mathrm{Disp}}_{\mathrm{sq}}-y_0-L_{\mathrm{ap}}/2}{{\mathrm{int}}_y}\right)-2,N_{\mathrm{sub}}),$

计算当前处理批次需要写入的子图像缓存行序号的终止位置，记作

按照循环访问准则，依次选择孔径缓存行序号在

到

之间的整列数据和子图像缓存行序号在

到

之间的整列数据。如果所选择的整列子图像缓存行序号不等于0，则将孔径缓存中的整列数据存入对应的整列子孔径缓存中；如果所选择的整列子图像缓存行序号等于0，则先将子图像缓存中的所有数据存入外部存储设备，然后将孔径缓存中的整列数据存入对应的整列子孔径缓存中。

步骤15、遍历所有的脉冲重复周期

将批处理起始脉冲重复周期序号ID_bat加Batch，即ID_bat←ID_bat+Batch，重复步骤6-14，直到处理完所有合成孔径雷达数据。

步骤16、保存子图像缓存剩余数据

将子图像缓存中的所有数据存入外部存储设备，并终止程序。

经过以上步骤，即可得到高精度合成孔径雷达图像。

本发明的创新点在于：

1、针对合成孔径雷达实际工作过程，采用循环缓冲数据结构，将传统后向投影算法逐像素匹配的工作模式改进为合成孔径滑窗投影的工作模式，使得在任意时刻处理系统需要存储于内存中的数据量与所处理场景的方位向长度无关，解决了实际合成孔径雷达成像处理过程中内存消耗量大的问题；

2、在算法设计过程中充分考虑了合成孔径雷达非直线运动问题，处理过程中用天线相位中心轨迹代替了传统成像处理中的平台平均速度，克服了匀速直线运动假设在滑窗过程中产生的误差积累效应，实现了对非匀速直线运动合成孔径雷达的高精度成像处理。

本发明的优点在于：

1、采用流结构可大大降低后向投影算法内存消耗量，使得本发明方法可用于FPGA、GPU等高速并行硬件平台。

2、实现了合成孔径雷达成像的非线性运动误差补偿，成像处理精度高。

3、流结构成像处理方法实现了合成孔径雷达数据采集和成像处理过程的流水线并行化，当某个区域数据采集完毕时，即可获得该区域的成像处理结果，能满足实时合成孔径雷达成像处理的要求。

本发明可用于各种工作模式机载合成孔径雷达数据实时或线下成像处理。

附图说明

图1为本发明所提出的流结构非匀速直线运动合成孔径雷达成像方法原理示意图。

其中，1表示成像处理起始时刻，2表示成像处理终止时刻，3表示合成孔径长度，即L_ap，4表示成像处理数据持续时间，5表示成像区域长度，即L_y，6表示成像区域宽度，即L_x，7表示天线相位中心轨迹。

图2为在匀速直线运动假设条件下的合成孔径雷达数据成像结果示意图。8表示发生散焦的散射点，9表示合成孔径雷达图像的边界。从中可以看出，图像出现了严重地散焦。

图3为本发明所提出的流结构非匀速直线运动合成孔径雷达成像方法的合成孔径雷达数据成像结果示意图。10表示聚焦良好的散射点，11表示合成孔径雷达图像的边界。从中可以看出，采用本发明方法可以实现对图像的良好聚焦。

图4为本发明的流程图。

具体实施方式

为了验证本发明所提方法的可行性，申请人以NVidia公司GTX590GPU设备为平台进行了实测数据处理实验。

步骤1、初始化成像处理参数

为了实现合成孔径雷达成像处理，成像系统需提供如下初始化参数，包括：工作波长λ=0.05m；发射信号时宽T_Puls=10us；接收机采样频率f_s=500MHz；接收波门延迟T_Delay=70us；距离向采样点数N_r=10000；合成孔径雷达天线相位中心数据文件所包含的脉冲重复周期数目N_Azi=10000；成像系统距离向理论分辨率ρ_r=1m；成像系统方位向理论分辨率ρ_a=1m；合成孔径雷达斜视偏移Disp_sq=100m；合成孔径长度L_ap=600m；距离向插值倍数k=8；成像区域起始位置x方向分量x₀=0m；成像区域起始位置y方向分量y₀=0m；成像区域起始位置z方向分量z₀=0m；成像区域宽度L_x=1024m；成像区域长度L_y=1024m；批处理长度Batch=4；子图像长度L_sub=512m；合成孔径雷达原始数据文件名称；合成孔径雷达天线相位中心数据文件名称。

步骤2、确定孔径缓存尺寸

根据步骤1已知的成像系统距离向理论分辨率ρ_r，利用公式int_x=0.5×ρ_r，计算成像区域像素x方向间隔int_x=0.5m；根据步骤1已知的成像系统方位向理论分辨率ρ_a，利用公式int_y=0.5×ρ_a，计算成像区域像素y方向间隔int_y=0.5m。根据步骤1已知的合成孔径长度L_ap，利用公式

计算合成孔径长度对应的像素点数N_ap=1201；利用公式N_apbuff=N_ap+100，计算孔径缓存的长度N_apbuff=1301；根据步骤1已知的成像区域宽度L_x，利用公式

计算孔径缓存的宽度N_x=2049，其中，round(σ)表示对变量σ的四舍五入取整操作。

步骤3、确定子图像缓存尺寸

根据步骤1中已知的子图像长度L_sub和步骤2中得到的成像区域像素y方向间隔int_y，利用公式

计算子图像缓存长度N_sub=1025。

步骤4、初始化孔径缓存和子图像缓存

根据步骤2得到的孔径缓存长度N_apbuff和孔径缓存宽度N_x，创建大小为N_apbuff×N_x的二维数组，称作“孔径缓存”，记作Buff_ap(i,j)，其中，i表示孔径缓存的行序号，i=0,1,...,1300，j表示孔径缓存的列序号，j=0,1,...,2048，并将孔径缓存的所有元素置零。根据步骤3得到的子图像缓存长度N_sub和步骤2得到的孔径缓存宽度N_x，创建大小为N_sub×N_x的二维数组，称作“子图像缓存”，记作Buff_sub(m,j)，m表示子图像缓存的行序号，其中，m=0,1,...,1024。

步骤5、读取天线相位中心数据

根据步骤1已知的合成孔径雷达天线相位中心数据文件名称，读取合成孔径雷达天线相位中心数据文件中所有时刻的天线相位中心位置，记作P_apc(ID)，其中，ID表示脉冲重复周期序号，ID=0,1,2,...,(N_Azi-1)，N_Azi表示合成孔径雷达天线相位中心数据文件所包含的脉冲重复周期数目。

步骤6、读取回波数据

在计算机内存中分配一个整型变量，称为“批处理起始脉冲重复周期序号”，记作ID_bat，并将批处理起始脉冲重复周期序号ID_bat的值置为0。根据步骤5得到的合成孔径雷达天线相位中心数据文件中所有时刻的天线相位中心位置P_apc(ID)，利用公式 $y_{\mathrm{cur}}=P_{\mathrm{apc}}^y({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+\mathrm{Batch}-1)+{\mathrm{Disp}}_{\mathrm{sq}}+\frac{L_{\mathrm{ap}}}{2}-y_0,$ 其中，

表示合成孔径雷达天线相位中心数据文件中α_y时刻的天线相位中心位置沿运动方向的分量，采用标准的已知两点位置计算距离的方法，计算当前批次孔径最前端位置到场景初始位置的距离，记作y_cur。

如果当前批次孔径最前端位置到场景初始位置的距离y_cur小于0，则跳转至步骤15。利用公式 $y_{\mathrm{cur}}^{\&prime;}=P_{\mathrm{apc}}^y\left({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}\right)+{\mathrm{Disp}}_{\mathrm{sq}}-\frac{L_{\mathrm{ap}}}{2}-y_0,$ 采用标准的已知两点位置计算距离的方法，计算当前批次孔径最末端位置到场景初始位置的距离，记作y'_cur。

如果当前批次孔径最末端位置到场景初始位置的距离y'_cur大于成像区域长度L_y，则跳转到步骤16。否则，根据步骤1已知的合成孔径雷达原始数据文件名称，读取脉冲重复周期序号ID=ID_bat+a时刻的合成孔径雷达回波数据，记作D_raw(p,a;ID_bat)，其中，p为合成孔径雷达回波数据距离向采样序号，p=0,1,2,...,9999，a为当前批次脉冲重复周期子序号，a=0,1,2,3。

步骤7、距离压缩与插值

采用标准的合成孔径雷达距离压缩和插值方法，对步骤6得到的脉冲重复周期序号ID=ID_bat+a时刻的合成孔径雷达回波数据D_raw(p,a;ID_bat)沿距离向进行距离压缩和插值，得到距离压缩和插值后的合成孔径雷达数据，记作D_RC(l,a;ID_bat)，其中，l=0,1,2,...,79999。

步骤8、孔径缓存循环置零

如果批处理起始脉冲重复周期序号ID_bat=0，则跳转到步骤9。否则，根据步骤5得到的合成孔径雷达天线相位中心数据文件中所有时刻的天线相位中心位置P_apc(ID)，利用公式

${\mathrm{IDZero}}_{\mathrm{apbuff}}^{\mathrm{start}}=\mathrm{mod}(\mathrm{round}\left(\frac{P_{\mathrm{apc}}^y({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}-1)+{\mathrm{Disp}}_{\mathrm{sq}}-y_0-L_{\mathrm{ap}}/2}{0.5}\right)+1+1210,1301),$

计算当前处理批次需要置零的孔径缓存行序号的起始位置，记作

利用公式

${\mathrm{IDZero}}_{\mathrm{apbuff}}^{\mathrm{end}}=\mathrm{mod}(\mathrm{round}\left(\frac{P_{\mathrm{apc}}^y({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+\mathrm{Batch}-1)+{\mathrm{Disp}}_{\mathrm{sq}}-y_0-L_{\mathrm{ap}}/2}{0.5}\right)+1+1210,1310),$

计算当前处理批次需要置零的孔径缓存行序号的终止位置，记作

其中，mod(σ,Λ)表示对变量σ取Λ的模。按照循环访问准则，将孔径缓存行序号位于

和

之间的孔径缓存的整列区域置零。

步骤9、计算像素点到合成孔径雷达的距离

令当前批次内脉冲重复周期子序号a=0，根据步骤5得到的合成孔径雷达天线相位中心数据文件中所有时刻的天线相位中心位置P_apc(ID)，选择脉冲重复周期序号ID=ID_bat+a时刻合成孔径雷达数据天线相位中心位置，利用公式

${\mathrm{IDPix}}_{\mathrm{start}}=\mathrm{round}\left(\frac{P_{\mathrm{apc}}^y({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+a)+{\mathrm{Diap}}_{\mathrm{sq}}-y_0-L_{\mathrm{ap}}/2}{{\mathrm{int}}_y}\right),$

计算当前脉冲重复周期时刻合成孔径末端相对场景初始位置的像素间隔，记作IDPix_start。利用公式x_(i,j)=0.5×j+x₀，j=0，计算当前脉冲重复周期时刻合成孔径照射区域内第i行第j列像素的位置的x方向分量，记作x_(i,j)；利用公式y_(i,j)=(i+IDPix_start)×0.5+y₀，i=0，计算当前脉冲重复周期合成孔径照射区域内第i行第j列像素的位置的y方向分量，记作y_(i,j)，利用公式z_(i,j)=z₀，计算当前脉冲重复周期合成孔径照射区域内第i行第j列像素的位置的z方向分量，记作z_(i,j)。利用公式

R_(i,j)(ID_bat+a)

$=\sqrt{{(x_{(i,j)}-P_{\mathrm{apc}}^c({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+a))}^2+{(y_{(i,j)}-P_{\mathrm{apc}}^y({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+a))}^2+{(z_{(i,j)}-P_{\mathrm{apc}}^z({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+a))}^2},$

计算当前脉冲重复周期合成孔径内照射区域第i行第j列像素到当前脉冲重复周期时刻合成孔径雷达天线相位中心的距离，记作R_(i,j)(ID_bat+a)，其中，

表示合成孔径雷达天线相位中心数据文件中α_x时刻的天线相位中心位置在二维图像空间中垂直于运动方向的分量，

表示合成孔径雷达天线相位中心数据文件中α_z时刻的天线相位中心位置垂直于二维图像空间的分量。

步骤10、计算像素对应的回波位置

采用步骤9得到的当前脉冲重复周期合成孔径内照射区域第i行第j列像素到当前脉冲重复周期时刻合成孔径雷达天线相位中心的距离R_(i,j)(ID_bat+a)，利用公式 ${\mathrm{IDecho}}_{(i,j)}({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+a)=\mathrm{round}((\frac{{2R}_{(i,j)}({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+a)}{C}-T_{\mathrm{Delay}}+T_{\mathrm{Puls}})\&times;k\&times;f_s),$ 其中，C表示光速，计算当前脉冲重复周期合成孔径照射区域内第i行第j列像素在当前脉冲重复周期对应的距离向回波位置序号，记作IDecho_(i,j)(ID_bat+a)。

步骤11、相位补偿和累加

利用步骤7得到的距离压缩和插值后的合成孔径雷达数据D_RC(l,a;ID_bat)和步骤10得到的当前脉冲重复周期合成孔径照射区域内第i行第j列像素在当前脉冲重复周期对应的距离向回波位置序号IDecho_(i,j)(ID_bat+a)，利用公式

Buff_ap(mod(IDPix_start+i,1301),j)←Buff_ap(mod(IDPix_start+i,1301),j)

+D_RC(IDecho_(i,j)(ID_bat+a),a;ID_bat)，

$\&times;\exp (\sqrt{-1}\&times;2\mathrm{\&pi;}\&times;R_{(i,j)}({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+a)/\mathrm{\&lambda;})$

其中，←表示赋值操作，exp表示以自然对数的底为底的指数函数，将相位补偿后的当前脉冲重复周期合成孔径照射区域内第i行第j列像素在当前脉冲重复周期对应的回波累加到孔径缓存中行序号等于mod(IDPix_start+i,1301)、列序号等于j的位置。

步骤12、遍历孔径缓存所有位于孔径照射区域内的像素

选择当前脉冲重复周期合成孔径照射区域内所有第i行第j列像素，其中i=0,1,...,1200，j=0,1,...,2048，重复步骤9-11，直到遍历孔径缓存中当前脉冲重复周期时刻所有位于孔径照射区域内的像素。

步骤13、遍历当前批次的所有脉冲重复周期

改变当前批次内脉冲重复周期子序号a，令a=1,2,3，重复步骤9-12，直到遍历当前批次的所有脉冲重复周期。

步骤14、孔径缓存数据输出

如果批处理起始脉冲重复周期序号ID_bat=0，则跳转到步骤15。否则，根据步骤5得到的合成孔径雷达天线相位中心数据文件中所有时刻的天线相位中心位置P_apc(ID)，利用公式

${\mathrm{IDR}}_{\mathrm{apbuff}}^{\mathrm{start}}=\mathrm{mod}(\mathrm{round}\left(\frac{P_{\mathrm{apc}}^y({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}-1)+{\mathrm{Disp}}_{\mathrm{sq}}-y_0-L_{\mathrm{ap}}/2}{0.5}\right)-2,1310),$

计算当前处理批次需要读取的孔径缓存行序号的起始位置，记作

利用公式

${\mathrm{IDR}}_{\mathrm{apbuff}}^{\mathrm{end}}=\mathrm{mod}(\mathrm{round}\left(\frac{P_{\mathrm{apc}}^y({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+\mathrm{Batch}-1)+{\mathrm{Disp}}_{\mathrm{sq}}-y_0-L_{\mathrm{ap}}/2}{0.5}\right)-2,1310),$

计算当前处理批次需要读取的孔径缓存行序号的终止位置，记作

利用公式

${\mathrm{IDW}}_{\mathrm{apbuff}}^{\mathrm{start}}=\mathrm{mod}(\mathrm{round}\left(\frac{P_{\mathrm{apc}}^y({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}-1)+{\mathrm{Disp}}_{\mathrm{sq}}-y_0-L_{\mathrm{ap}}/2}{0.5}\right)-2,1025),$

计算当前处理批次需要写入的子图像缓存行序号的起始位置，记作

利用公式

${\mathrm{IDW}}_{\mathrm{apbuff}}^{\mathrm{end}}=\mathrm{mod}(\mathrm{round}\left(\frac{P_{\mathrm{apc}}^y({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+\mathrm{Batch}-1)+{\mathrm{Disp}}_{\mathrm{sq}}-y_0-L_{\mathrm{ap}}/2}{0.5}\right)-2,1025),$

计算当前处理批次需要写入的子图像缓存行序号的终止位置，记作

按照循环访问准则，依次选择孔径缓存行序号在

到

之间的整列数据和子图像缓存行序号在

到

之间的整列数据。如果所选择的整列子图像缓存行序号不等于0，则将孔径缓存中的整列数据存入对应的整列子孔径缓存中；如果所选择的整列子图像缓存行序号等于0，则先将子图像缓存中的所有数据存入外部存储设备，然后将孔径缓存中的整列数据存入对应的整列子孔径缓存中。

步骤15、遍历所有的脉冲重复周期

将批处理起始脉冲重复周期序号ID_bat加4，即ID_bat=ID_bat+4，重复步骤6-14，直到处理完所有合成孔径雷达数据。

步骤16、保存子图像缓存剩余数据

将子图像缓存中的所有数据存入外部存储设备，并终止程序。

经过以上步骤，即可得到高精度合成孔径雷达图像，如图3所示。在具体实施过程中发现，将本发明提供方法用于GPU平台上，能够处理8192像素×8192像素的合成孔径雷达图像，处理时间大约为3分钟，能满足实际合成孔径雷达图像处理中对图像大小和处理时间的要求。

Claims (1)

1.步骤初始化成像处理参数

为了实现合成孔径雷达成像处理，成像系统需提供如下初始化参数，包括：工作波长，记作λ；发射信号时宽，记作T_Puls；接收机采样频率，记作f_s；接收波门延迟，记作T_Delay；距离向采样点数，记作N_r；合成孔径雷达天线相位中心数据文件所包含的脉冲重复周期数目，记作N_Azi，成像系统距离向理论分辨率，记作ρ_r；成像系统方位向理论分辨率，记作ρ_a；合成孔径雷达斜视偏移，记作Disp_sq；合成孔径长度，记作L_ap；距离向插值倍数，记作k，k为自然数；成像区域起始位置x方向分量，记作x₀；成像区域起始位置y方向分量，记作y₀；成像区域起始位置z方向分量，记作z₀；成像区域宽度，记作L_x；成像区域长度，记作L_y；批处理长度，记作Batch，Batch为自然数；子图像长度，记作L_sub；合成孔径雷达原始数据文件名称；合成孔径雷达天线相位中心数据文件名称；

步骤2、确定孔径缓存尺寸

根据步骤1已知的成像系统距离向理论分辨率ρ_r，利用公式int_x=0.5×ρ_r，计算成像区域像素x方向间隔，记作int_x；根据步骤1已知的成像系统方位向理论分辨率ρ_a，利用公式int_y=0.5×ρ_a，计算成像区域像素y方向间隔，记作int_y；根据步骤1已知的合成孔径长度L_ap，利用公式

计算合成孔径长度对应的像素点数，记作N_ap；利用公式N_apbuff=N_ap+100，计算孔径缓存的长度，记作N_apbuff；根据步骤1已知的成像区域宽度L_x，利用公式

计算孔径缓存的宽度，记作N_x，其中，round(σ)表示对变量σ的四舍五入取整操作，σ为实数；

步骤3、确定子图像缓存尺寸

根据步骤1中已知的子图像长度L_sub和步骤2中得到的成像区域像素y方向间隔int_y，利用公式

计算子图像缓存长度，记作N_sub；

步骤4、初始化孔径缓存和子图像缓存

根据步骤2得到的孔径缓存长度N_apbuff和孔径缓存宽度N_x，创建大小为N_apbuff×N_x的二维数组，称作“孔径缓存”，记作Buff_ap(i,j)，其中，i表示孔径缓存的行序号，i=0,1,...,(N_apbuff-1)，j表示孔径缓存的列序号，j=0,1,...,(N_x-1)，并将孔径缓存的所有元素置零；根据步骤3得到的子图像缓存长度N_sub和步骤2得到的孔径缓存宽度N_x，创建大小为N_sub×N_x的二维数组，称作“子图像缓存”，记作Buff_sub(m,j)，m表示子图像缓存的行序号，其中，m=0,1,...,(N_sub-1)；

步骤5、读取天线相位中心数据

根据步骤1已知的合成孔径雷达天线相位中心数据文件名称，读取合成孔径雷达天线相位中心数据文件中所有时刻的天线相位中心位置，记作P_apc(ID)，其中，ID表示脉冲重复周期序号，ID=0,1,2,...,(N_Azi-1)，N_Azi表示合成孔径雷达天线相位中心数据文件所包含的脉冲重复周期数目；

步骤6、读取回波数据

在计算机内存中分配一个整型变量，称为“批处理起始脉冲重复周期序号”，记作ID_bat，并将批处理起始脉冲重复周期序号ID_bat的值置为0；根据步骤5得到的合成孔径雷达天线相位中心数据文件中所有时刻的天线相位中心位置P_apc(ID)，利用公式 $y_{\mathrm{cur}}=P_{\mathrm{apc}}^y({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+\mathrm{Batch}-1)+{\mathrm{Disp}}_{\mathrm{sq}}+\frac{L_{\mathrm{ap}}}{2}-y_0,$ 其中，

表示合成孔径雷达天线相位中心数据文件中α_y时刻的天线相位中心位置沿运动方向的分量，其中，α_y为整数，采用标准的已知两点位置计算距离的方法，计算当前批次孔径最前端位置到场景初始位置的距离，记作y_cur；

如果当前批次孔径最前端位置到场景初始位置的距离y_cur小于0，则跳转至步骤15；利用公式 $y_{\mathrm{cur}}^{\&prime;}=P_{\mathrm{apc}}^y\left({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}\right)+{\mathrm{Disp}}_{\mathrm{sq}}-\frac{L_{\mathrm{ap}}}{2}-y_0,$ 采用标准的已知两点位置计算距离的方法，计算当前批次孔径最末端位置到场景初始位置的距离，记作y'_cur；

如果当前批次孔径最末端位置到场景初始位置的距离y'_cur大于成像区域长度L_y，则跳转到步骤16；否则，根据步骤1已知的合成孔径雷达原始数据文件名称，读取脉冲重复周期序号ID=ID_bat+a时刻的合成孔径雷达回波数据，记作D_raw(p,a;ID_bat)，其中，p为合成孔径雷达回波数据距离向采样序号，p=0,1,2,...,(N_r-1)，a为当前批次脉冲重复周期子序号，a=0,1,2,...,(Batch-1)；

步骤7、距离压缩与插值

采用标准的合成孔径雷达距离压缩和插值方法，对步骤6得到的脉冲重复周期序号ID=ID_bat+a时刻的合成孔径雷达回波数据D_raw(p,a;ID_bat)沿距离向进行距离压缩和插值，得到距离压缩和插值后的合成孔径雷达数据，记作D_RC(l,a;ID_bat)，其中，l=0,1,2,...,(kN_r-1)；

步骤8、孔径缓存循环置零

如果批处理起始脉冲重复周期序号ID_bat=0，则跳转到步骤9；否则，根据步骤5得到的合成孔径雷达天线相位中心数据文件中所有时刻的天线相位中心位置P_apc(ID)，利用公式

${\mathrm{IDZero}}_{\mathrm{apbuff}}^{\mathrm{start}}=\mathrm{mod}(\mathrm{round}\left(\frac{P_{\mathrm{apc}}^y({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}-1)+{\mathrm{Disp}}_{\mathrm{sq}}-y_0-L_{\mathrm{ap}}/2}{{\mathrm{int}}_y}\right)+1+N_{\mathrm{ap}},N_{\mathrm{apbuff}}),$

计算当前处理批次需要置零的孔径缓存行序号的起始位置，记作

利用公式

${\mathrm{IDZero}}_{\mathrm{apbuff}}^{\mathrm{end}}=\mathrm{mod}(\mathrm{round}\left(\frac{P_{\mathrm{apc}}^y({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+\mathrm{Batch}-1)+{\mathrm{Disp}}_{\mathrm{sq}}-y_0-L_{\mathrm{ap}}/2}{{\mathrm{int}}_y}\right)+1+N_{\mathrm{ap}},N_{\mathrm{apbuff}}),$

计算当前处理批次需要置零的孔径缓存行序号的终止位置，记作

其中，mod(σ',Λ)表示对变量σ'取Λ的模，其中，σ'为正整数，Λ为正整数；按照循环访问准则，将孔径缓存行序号位于

和之间的孔径缓存的整列区域置零；

步骤9、计算像素点到合成孔径雷达的距离

令当前批次内脉冲重复周期子序号a=0，根据步骤5得到的合成孔径雷达天线相位中心数据文件中所有时刻的天线相位中心位置P_apc(ID)，选择脉冲重复周期序号ID=ID_bat+a时刻合成孔径雷达数据天线相位中心位置，利用公式

${\mathrm{IDPix}}_{\mathrm{start}}=\mathrm{round}\left(\frac{P_{\mathrm{apc}}^y({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+a)+{\mathrm{Diap}}_{\mathrm{sq}}-y_0-L_{\mathrm{ap}}/2}{{\mathrm{int}}_y}\right),$

计算当前脉冲重复周期时刻合成孔径末端相对场景初始位置的像素间隔，记作IDPix_start；利用公式x_(i,j)=j×int_x+x₀，j=0，计算当前脉冲重复周期时刻合成孔径照射区域内第i行第j列像素的位置的x方向分量，记作x_(i,j)；利用公式y_(i,j)=(i+IDPix_start)×int_y+y₀，i=0，计算当前脉冲重复周期合成孔径照射区域内第i行第j列像素的位置的y方向分量，记作y_(i,j)，利用公式z_(i,j)=z₀，计算当前脉冲重复周期合成孔径照射区域内第i行第j列像素的位置的z方向分量，记作z_(i,j)；利用公式

$R_{(i,j)}({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+a)=\sqrt{{(x_{(i,j)}-P_{\mathrm{apc}}^c({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+a))}^2+{(y_{(i,j)}-P_{\mathrm{apc}}^y({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+a))}^2+{(z_{(i,j)}-P_{\mathrm{apc}}^z({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+a))}^2},$

计算当前脉冲重复周期合成孔径内照射区域第i行第j列像素到当前脉冲重复周期时刻合成孔径雷达天线相位中心的距离，记作R_(i,j)(ID_bat+a)，其中，

表示合成孔径雷达天线相位中心数据文件中α_x时刻的天线相位中心位置在二维图像空间中垂直于运动方向的分量，α_x为整数，

表示合成孔径雷达天线相位中心数据文件中α_z时刻的天线相位中心位置垂直于二维图像空间的分量，α_z为整数；

步骤10、计算像素对应的回波位置

采用步骤9得到的当前脉冲重复周期合成孔径内照射区域第i行第j列像素到当前脉冲重复周期时刻合成孔径雷达天线相位中心的距离R_(i,j)(ID_bat+a)，利用公式 ${\mathrm{IDecho}}_{(i,j)}({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+a)=\mathrm{round}((\frac{{2R}_{(i,j)}({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+a)}{C}-T_{\mathrm{Delay}}+T_{\mathrm{Puls}})\&times;k\&times;f_s),$ 其中，C表示光速，计算当前脉冲重复周期合成孔径照射区域内第i行第j列像素在当前脉冲重复周期对应的距离向回波位置序号，记作IDecho_(i,j)(ID_bat+a)；

步骤11、相位补偿和累加

利用步骤7得到的距离压缩和插值后的合成孔径雷达数据D_RC(l,a;ID_bat)和步骤10得到的当前脉冲重复周期合成孔径照射区域内第i行第j列像素在当前脉冲重复周期对应的距离向回波位置序号IDecho_(i,j)(ID_bat+a)，利用公式

Buff_ap(mod(IDPix_start+i,N_apbuff),j)←Buff_ap(mod(IDPix_start+i,N_apbuff),j)

+D_RC(IDecho_(i,j)(ID_bat+a),a;ID_bat)，

$\&times;\exp (\sqrt{-1}\&times;2\mathrm{\&pi;}\&times;R_{(i,j)}({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+a)/\mathrm{\&lambda;})$

其中，←表示赋值操作，exp表示以自然对数的底为底的指数函数，将相位补偿后的当前脉冲重复周期合成孔径照射区域内第i行第j列像素在当前脉冲重复周期对应的回波累加到孔径缓存中行序号等于mod(IDPix_start+i,N_apbuff)、列序号等于j的位置；

步骤12、遍历孔径缓存所有位于孔径照射区域内的像素

选择当前脉冲重复周期合成孔径照射区域内所有第i行第j列像素，其中i=0,1,...,(N_ap-1)，j=0,1,...,(N_x-1)，重复步骤9-11，直到遍历孔径缓存中当前脉冲重复周期时刻所有位于孔径照射区域内的像素；

步骤13、遍历当前批次的所有脉冲重复周期

改变当前批次内脉冲重复周期子序号a，令a=1,2,...,(Batch-1)，重复步骤9-12，直到遍历当前批次的所有脉冲重复周期；

步骤14、孔径缓存数据输出

如果批处理起始脉冲重复周期序号ID_bat=0，则跳转到步骤15；否则，根据步骤5得到的合成孔径雷达天线相位中心数据文件中所有时刻的天线相位中心位置P_apc(ID)，利用公式

${\mathrm{IDR}}_{\mathrm{apbuff}}^{\mathrm{start}}=\mathrm{mod}(\mathrm{round}\left(\frac{P_{\mathrm{apc}}^y({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}-1)+{\mathrm{Disp}}_{\mathrm{sq}}-y_0-L_{\mathrm{ap}}/2}{{\mathrm{int}}_y}\right)-2,N_{\mathrm{apbuff}}),$

计算当前处理批次需要读取的孔径缓存行序号的起始位置，记作利用公式

${\mathrm{IDR}}_{\mathrm{apbuff}}^{\mathrm{end}}=\mathrm{mod}(\mathrm{round}\left(\frac{P_{\mathrm{apc}}^y({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+\mathrm{Batch}-1)+{\mathrm{Disp}}_{\mathrm{sq}}-y_0-L_{\mathrm{ap}}/2}{{\mathrm{int}}_y}\right)-2,N_{\mathrm{apbuff}}),$

计算当前处理批次需要读取的孔径缓存行序号的终止位置，记作利用公式

${\mathrm{IDW}}_{\mathrm{apbuff}}^{\mathrm{start}}=\mathrm{mod}(\mathrm{round}\left(\frac{P_{\mathrm{apc}}^y({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}-1)+{\mathrm{Disp}}_{\mathrm{sq}}-y_0-L_{\mathrm{ap}}/2}{{\mathrm{int}}_y}\right)-2,N_{\mathrm{sub}}),$

计算当前处理批次需要写入的子图像缓存行序号的起始位置，记作

利用公式

${\mathrm{IDW}}_{\mathrm{apbuff}}^{\mathrm{end}}=\mathrm{mod}(\mathrm{round}\left(\frac{P_{\mathrm{apc}}^y({\mathrm{ID}}_{\mathrm{bat}}+\mathrm{Batch}-1)+{\mathrm{Disp}}_{\mathrm{sq}}-y_0-L_{\mathrm{ap}}/2}{{\mathrm{int}}_y}\right)-2,N_{\mathrm{sub}}),$

计算当前处理批次需要写入的子图像缓存行序号的终止位置，记作

按照循环访问准则，依次选择孔径缓存行序号在

到

之间的整列数据和子图像缓存行序号在

到

之间的整列数据；如果所选择的整列子图像缓存行序号不等于0，则将孔径缓存中的整列数据存入对应的整列子孔径缓存中；如果所选择的整列子图像缓存行序号等于0，则先将子图像缓存中的所有数据存入外部存储设备，然后将孔径缓存中的整列数据存入对应的整列子孔径缓存中；

步骤15、遍历所有的脉冲重复周期

将批处理起始脉冲重复周期序号ID_bat加Batch，即ID_bat←ID_bat+Batch，重复步骤6-14，直到处理完所有合成孔径雷达数据；

步骤16、保存子图像缓存剩余数据

将子图像缓存中的所有数据存入外部存储设备，并终止程序；

经过以上步骤，即可得到高精度合成孔径雷达图像。

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