CN109343057A - 一种针对非线性调频sar的cs成像方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种针对非线性调频SAR的CS成像方法和装置，该方法包括：在发射非线性调频信号后，对回波数据进行距离向傅里叶变换，得到距离频域的回波数据；根据所述非线性调频信号，对所述距离频域的回波数据进行距离向脉冲压缩处理，得出距离向脉冲压缩的距离频域数据；根据线性调频信号的频谱，对所述距离向脉冲压缩的距离频域数据进行处理，得到具有线性调频编码特性的数据；对所述具有线性调频编码特性的数据进行处理，得到SAR图像数据；如此，可以对非线性调频信号为发射波形的SAR，获得聚焦良好的SAR图像，从而提升SAR的性能。

Description

一种针对非线性调频SAR的CS成像方法和装置
技术领域
本发明涉及合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)成像技术，尤其涉及一种针对非线性调频SAR的线性调频变标(Chirp Scaling，CS)成像方法和装置。
背景技术
SAR是一种高分辨率成像雷达，可以在能见度极低的气象条件下得到类似光学照相的高分辨雷达图像，SAR通常装在飞机或卫星上，按平台的运动航迹来测距和二维成像。线性调频(Linear Frequency Modulation，LFM)信号是SAR中最常用的发射波形，这种波形通过匹配滤波后，生成的响应函数，经归一化后的峰值旁瓣比(PSLR，Peak Side LobeRatio)为-13dB。为了抑制旁瓣的高度，通常采用加权窗函数、自适应滤波和优化算法，但这些抑制旁瓣的高度的方法会使得匹配滤波器失配，进而降低了输出的信噪比(Signal toNoise Ratio，SNR)。
相比于LFM信号，非线性调频(Non-Linear Frequency Modulation，NLFM)信号的脉冲压缩结果可以获得很低的PSLR，并且，并没有损失输出SNR。通过相关实验，NLFM信号可以避免SNR的1-2dB损失，相当于节省25％的天线发射功率。对于能量紧缺的雷达系统中，采用NLFM信号作为发射波形可以提升系统性能。
CS算法是基于Papoulis提出的Scaling原理，通过对线性调频信号进行频率调制，实现对该信号的变标和平移。该算法能兼顾成熟、简单、高效和精确等因素，至今仍是使用最广泛的成像处理算法之一。但是其要求回波信号具有线性调频信号特性，对于非线性调频信号其不适用。
发明内容
本发明实施例期望提供一种针对非线性调频SAR的CS成像方法和装置，能够对非线性调频信号为发射波形的SAR，提供基于CS算法的成像方法。
本发明实施例提供了一种针对非线性调频SAR的CS成像方法，所述方法包括：
在发射非线性调频信号后，对回波数据进行距离向傅里叶变换，得到距离频域的回波数据；
根据所述非线性调频信号，对所述距离频域的回波数据进行距离向脉冲压缩处理，得出距离向脉冲压缩的距离频域数据；
根据线性调频信号的频谱，对所述距离向脉冲压缩的距离频域数据进行处理，得到具有线性调频编码特性的数据；
对所述具有线性调频编码特性的数据进行处理，得到SAR图像数据。
上述方案中，所述根据所述非线性调频信号，对所述距离频域的回波数据进行距离向脉冲压缩处理，得出距离向脉冲压缩的数据，包括：
对所述非线性调频信号进行补零，使补零后的非线性调频信号的长度等于所述非线性调频信号对应的原始回波数据的长度；对所述补零后的非线性调频信号进行傅里叶变换和取共轭操作，得到处理后的非线性调频信号；对所述处理后的非线性调频信号与所述距离频域的回波数据进行相乘，得到距离向脉冲压缩的距离频域数据。
上述方案中，所述根据线性调频信号的频谱，对所述距离向脉冲压缩的距离频域数据进行处理，得到具有线性调频编码特性的数据，包括：
对所述距离向脉冲压缩的距离频域数据进行运动误差补偿，得到运动误差补偿后的数据，将所述运动误差补偿后的数据与线性调频信号的频谱数据的相乘结果进行距离向傅里叶逆变换，得到具有线性调频编码特性的数据。
上述方案中，所述对所述距离向脉冲压缩的数据进行运动误差补偿，得到运动误差补偿后的数据，包括：
确定SAR对应的斜距误差，根据所述斜距误差对所述距离向脉冲压缩的数据进行运动误差补偿，得到运动误差补偿后的数据。
上述方案中，所述对所述具有线性调频编码特性的数据进行处理，得到SAR图像数据，包括：
对所述具有线性调频编码特性的数据依次进行方位向傅里叶变换、补余距离徙动校正(Range Cell Migration Correction，RCMC)处理，得到补余RCMC处理后的数据；
对所述补余RCMC处理后的数据进行距离向傅里叶变换，得到二维频域数据；对所述二维频域数据进行相位补偿，得到相位补偿后的数据；对所述相位补偿后的数据依次进行距离向傅里叶逆变换和方位向脉冲压缩处理，得到方位向脉冲压缩处理后的数据；根据所述方位向脉冲压缩处理后的数据，得到SAR图像数据。
上述方案中，所述对所述二维频域数据进行相位补偿，包括：
对所述二维频域数据进行距离向脉冲压缩、二次距离压缩SRC和一致RCMC处理。
上述方案中，所述根据所述方位向脉冲压缩处理后的数据，得到SAR图像数据，包括：
对所述方位向脉冲压缩处理后的数据依次进行相位校正处理、残余运动误差补偿和方位向傅里叶逆变换，得到SAR图像数据。
本发明实施例还提供了一种针对非线性调频SAR的CS成像装置，所述装置包括：获取模块、第一处理模块、第二处理模块和第三处理模块；其中，
获取模块，用于在SAR发射非线性调频信号后，对回波数据进行距离向傅里叶变换，得到距离频域的回波数据；
第一处理模块，用于根据所述非线性调频信号，对所述距离频域的回波数据进行距离向脉冲压缩处理，得出距离向脉冲压缩的距离频域数据；
第二处理模块，用于根据线性调频信号的频谱，对所述距离向脉冲压缩的距离频域数据进行处理，得到具有线性调频编码特性的数据；
第三处理模块，用于对所述具有线性调频编码特性的数据进行处理，得到SAR图像数据。
本发明实施例还提供了一种针对非线性调频SAR的CS成像设备，其特征在于，所述设备包括：处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器；其中，
所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行上述任意一种针对非线性调频SAR的CS成像方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任意一种针对非线性调频SAR的CS成像方法的步骤。
本发明实施例中，在发射非线性调频信号后，对回波数据进行距离向傅里叶变换，得到距离频域的回波数据；根据所述非线性调频信号，对所述距离频域的回波数据进行距离向脉冲压缩处理，得出距离向脉冲压缩的距离频域数据；根据线性调频信号的频谱，对所述距离向脉冲压缩的距离频域数据进行处理，得到具有线性调频编码特性的数据；对所述具有线性调频编码特性的数据进行处理，得到SAR图像数据；可以看出，对距离向脉冲压缩处理进行改进，即，将非线性调频信号作为距离向脉冲压缩处理的依据，并且，通过对回波数据的处理，可以得到具有线性调频编码特性的数据，从而，可以使基于CS算法的成像方法适用于非线性调频信号为发射波形的SAR中；也就是说，对于非线性调频信号为发射波形的SAR，提供基于CS算法的成像方法，获得聚焦良好的图像，从而提升SAR的性能。
附图说明
图1为本发明实施例的针对非线性调频SAR的CS成像方法的流程图；
图2为本发明实施例中设计的一个成像场景的示意图；
图3为本发明实施例中对于图2所示的成像场景得出的聚焦后的点目标成像结果示意图；
图4a表示本发明实施例的图2所示的成像场景中P1点的幅度轮廓图；
图4b表示本发明实施例的图2所示的成像场景中P1点的距离向剖面示意图；
图4c表示本发明实施例的图2所示的成像场景中P1点的方位向剖面示意图；
图4d表示本发明实施例的图2所示的成像场景中P5点的幅度轮廓图；
图4e表示本发明实施例的图2所示的成像场景中P5点的距离向剖面示意图；
图4f表示本发明实施例的图2所示的成像场景中P5点的方位向剖面示意图；
图5为本发明实施例机载SAR实测数据成像结果以及强点目标的放大显示的示意图；
图6a表示本发明实施例的图5所示的强点目标的幅度轮廓图；
图6b表示本发明实施例的图5所示的强点目标的距离向剖面示意图；
图7为本发明实施例的针对非线性调频SAR的CS成像装置的组成结构示意图；
图8为本发明实施例的针对非线性调频SAR的CS成像设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明实施例中，在发射非线性调频信号后，对回波数据进行距离向傅里叶变换，得到距离频域的回波数据；根据所述非线性调频信号，对所述距离频域的回波数据进行距离向脉冲压缩处理，得出距离向脉冲压缩的距离频域数据；根据线性调频信号的频谱，对所述距离向脉冲压缩的距离频域数据进行处理，得到具有线性调频编码特性的数据；对所述具有线性调频编码特性的数据进行处理，得到SAR图像数据。
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例的针对非线性调频SAR的CS成像方法的流程图，如图1所示，该流程可以包括：
步骤101：在发射非线性调频信号后，对回波数据进行距离向傅里叶变换，得到距离频域的回波数据；
实际应用中，可以控制SAR发射非线性调频信号，然后利用SAR接收回波数据；然后，对接收的回波数据进行解调以及距离向傅里叶变换，得到距离频域的回波数据。
在一个具体的示例中，SAR发射信号在遇到障碍物后形成反射，对于一个反射点其回波模型经过解调后，可以用式(1)表示。
其中，r(t,η)表示解调后的回波模型，A0是复常数，表示信号的幅度；t表示距离向时间，η表示方位时间，ηc表示波束中心偏移时间，f0表示载频，R(η)表示瞬时斜距，wr和wa分别表示距离包络和方位包络，φ(t-2R(η)/c)表示时移后的非线性调频信号相位，c表示光速。
在理想情况下，SAR被安装在飞行器上，飞行器的飞行轨迹为直线，那么，SAR的飞行轨迹同样为直线，此时点目标的瞬时斜距可以表示为其中，r表示最近斜距，Vs表示SAR的速度。
对解调后的回波数据进行距离向傅里叶变换后，可以将式(1)表示的回波模型变换到距离频域，得到距离频域的回波数据R(fτ,η)，R(fτ,η)可以用式(2)表示。
其中，A1表示频谱的幅度，Wr表示距离向的频率包络，ft表示距离向频率，f0表示载频，其中Θ(ft)表示非线性调频信号基带频谱的相位项。
步骤102：根据所述非线性调频信号，对所述距离频域的回波数据进行距离向脉冲压缩处理，得出距离向脉冲压缩的距离频域数据；
在本步骤的一种实现方式中，可以对所述非线性调频信号进行两端补零，使补零后的非线性调频信号的长度等于所述非线性调频信号对应的原始回波数据的长度；对所述补零后的非线性调频信号进行傅里叶变换和取共轭操作，得到处理后的非线性调频信号；对所述处理后的非线性调频信号与所述距离频域的回波数据进行相乘，得到距离向脉冲压缩的距离频域数据。
具体地说，SAR发射的非线性调频信号可以表示为s(t)，通过对s(t)两端补零，使补零后的信号达到回波数据的长度，补零后的信号表示为s′(t)，对s′(t)进行傅里叶变换，并取共轭，得到处理后的非线性调频信号Hr(ft)，Hr(ft)可以用式(3)表示。
Hr(ft)＝exp(-jΘ(ft))＝[FT[s′(t)]]* (3)
其中，表示傅里叶变换。
可以看出，将处理后的非线性调频信号Hr(ft)与距离频域的回波数据R(ft,η)相乘，可以消除Θ(ft)项。
步骤103：根据线性调频信号的频谱，对所述距离向脉冲压缩的距离频域数据进行处理，得到具有线性调频编码特性的数据；
对于本步骤的实现方式，示例性地，可以对所述距离向脉冲压缩的距离频域数据进行运动误差补偿，得到运动误差补偿后的数据，将所述运动误差补偿后的数据与线性调频信号的频谱数据相乘，再进行距离向傅里叶逆变换，得到具有线性调频编码特性的数据。
这里，对所述距离向脉冲压缩的距离频域数据进行运动误差补偿的一种实现方式可以是：确定SAR对应的斜距误差，根据所述斜距误差对所述距离向脉冲压缩的距离频域数据进行运动误差补偿，得到运动误差补偿后的数据。
可以理解的是，由于SAR的载机飞行不平稳，实际飞行轨迹会偏离理想航迹，实际实施时，可以记录载机在SAR的每个发射脉冲时的东、北、天向速度，之后，通过计算，可以拟合出载机的真实运动轨迹。从得出的真实运动轨迹中，计算载机与SAR发射信号的覆盖范围中心(即景中心目标)沿视线方向的真实斜距，将计算得出的真实斜距与理想斜距相减，得到真实的斜距误差。这个斜距误差在时域相当于延时误差，但是这个延时通常带有小数延迟，因此补偿的办法可以是：通过将所述距离向脉冲压缩后的距离频域数据，乘以一个对应的相位，补偿掉这个斜距误差。通过上述步骤，可以补偿参考距离处的运动误差，得到补偿后的数据。本发明实施例中，可以采用载机搭载的惯性导航系统，记录载机在每个发射脉冲时的东、北、天向速度。
本发明实施例中，线性调频信号的频谱数据可以用式(4)表示。
其中，SLFM(ft)表示线性调频信号的频谱数据，Kr表示距离向调频率。
步骤104：对所述具有线性调频编码特性的数据进行处理，得到SAR图像数据。
本步骤的一种实现方式中，可以对所述具有线性调频编码特性的数据依次进行方位向傅里叶变换、补余RCMC处理，得到补余RCMC处理后的数据；
对所述补余RCMC处理后的数据进行距离向傅里叶变换，得到二维频域数据；对所述二维频域数据进行相位补偿，得到相位补偿后的数据；
对所述相位补偿后的数据依次进行距离向傅里叶逆变换和方位向脉冲压缩处理，得到方位向脉冲压缩处理后的数据；根据所述方位向脉冲压缩处理后的数据，得到SAR图像数据。
上述记载的具有线性编码特性的回波数据可以用r(t,η)表示，r(t,η)可以用式(5)表示。
在得出具有线性编码特性的回波数据r(t,η)后，可以对具有线性编码特性的回波数据r(t,η)进行方位向傅里叶变换，然后，在距离多普勒域进行相位相乘完成补余RCMC操作(可以实现变标操作)。
这里，在距离多普勒域进行相位相乘时使用的相乘相位项为：
其中，fη为方位向频率，fηref为参考方位频率，一般可选为测绘带中心处的多普勒中心频率；vr为平台速度(载机速度)，D代表徙动因子，Km为精细的距离调频率，t'表示变标后的距离时间。
徙动因子D的表达式可以为：
变标后的距离时间t'的表达式可以为：
其中，t表示距离时间，Rref为参考距离，一般选在测绘带中间。
精细的距离调频率Km的表达式可以为：
其中，R0表示距离轴。
对补余RCMC处理后的数据进行距离向傅里叶变换后，得到的距离向傅里叶变换后的二维频域数据可以表示为R(ft,fη)，R(ft,fη)可以用式(7)表示。
可以看出，在式(7)中，存在五个相位项，分别为相位项一至相位项五。
本发明实施例中，对所述二维频域数据进行相位补偿的一种实现方式中，可以对所述二维频域数据进行距离向脉冲压缩、二次距离压缩(Second Range Compression，SRC)和一致RCMC处理。
在具体实现时，可以对所述距离向傅里叶变换后的数据进行两次相位相乘，其中的一次相位相乘用于实现距离向脉冲压缩和SRC处理，另一次相位相乘用于实现一致RCMC处理。
这里，用于实现距离向脉冲压缩和SRC处理的相乘相位Hrc(ft，fη)为：
可以看出，相乘相位Hrc(ft，fη)可以用于补偿式(7)的相位项二。
用于实现一致RCMC处理的相乘相位Hrcmc为：
可以看出，相乘相位Hrcmc可以用于补偿式(7)的相位项四。
本发明实施例中，在对所述相位补偿后的数据依次进行距离向傅里叶逆变换和方位向脉冲压缩处理的一种实现方式中，可以首先对相位补偿后的数据依次进行距离向傅里叶逆变换，然后，在距离多普勒域进行相位相乘，完成方位向脉冲压缩处理。
这里，进行方位向脉冲压缩处理使用的相乘相位Hac(f)可以是：
可以看出，相乘相位Hac(f)可以用于补偿式(7)的相位项一。
对于根据所述方位向脉冲压缩处理后的数据，得到SAR图像数据的实现方式，示例性地，可以对所述方位向脉冲压缩处理后的数据依次进行相位校正处理、残余运动误差补偿和方位向傅里叶逆变换，得到SAR图像数据。
具体实现时，可以对所述方位向脉冲压缩处理后的数据进行相位相乘，实现对所述方位向脉冲压缩处理后的数据的校正处理；
这里，对所述方位向脉冲压缩处理后的数据进行校正处理使用的相乘相位Hφ可以是：
可以看出，相乘相位Hφ可以用于补偿式(7)的相位项五。
显然，在基于式(8)至式(11)对式(7)的相位项进行补偿后，式(7)中只留有相位项三，其表征目标聚焦的位置信息。
在一实施方式中，可以采用空变的运动补偿方法补偿残余运动误差，得到补偿残余运动误差后的数据，具体地说，可以对RCMC和距离方位耦合项补偿后的数据进行二维逆傅里叶变换，并采用空变的运动补偿方法补偿残余运动误差，得到补偿残余运动误差后的数据；本发明实施例中，空变的运动补偿方法可以是相位梯度自聚焦(Phase GradientAutofocus，PGA)方法。
这里，通过进行方位向傅里叶逆变换，可以完成二维图像聚焦，得到聚焦良好的SAR图像数据，在进行方位向傅里叶逆变换，表明已完成了非线性调频信号的成像。
需要说明的是，SAR图像数据中，数据存在除参考距离处的残余运动误差，并且还存在一些未知的误差，比如系统本身的误差，还有非运动误差。
下面通过仿真对本发明实施例的效果进行说明。
在采用非线性调频信号作为发射波形(其自相关函数旁瓣为-41dB)，仿真的系统参数如表1所示。
工作模式 条带
雷达速度 125m/s
载频 9.6GHz
脉冲重复频率(PRF) 1500Hz
发射信号带宽 100MHz
脉冲宽度 10us
表1
图2为本发明实施例中设计的一个成像场景的示意图；图2中，横坐标表示距离向，纵坐标表示方位向，图2所示的成像场景共有九个点目标，分别表示为P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8和P9。
对于图2所示的成像场景，可以采用前述记载的针对非线性调频SAR的CS成像方法进行成像，得出图3所示的聚焦后的点目标成像结果示意图，图3中，横坐标表示距离向采样点，纵坐标表示方位向采样点，从图3中可以看出，聚焦后的点目标包括P1和P5。
这里，在进行仿真时，没有引入运动误差，因此，在对图2所示的成像场景采用前述记载的针对非线性调频SAR的CS成像方法进行成像的过程中，可以省略步骤103的运动误差补偿和步骤104的残余运动误差补偿。
对图2所示的点P1、P5分别进行插值，可以得到相应的点目标幅度轮廓图、距离向剖面示意图和方位向剖面示意图。图4a表示本发明实施例的图2所示的成像场景中P1点的幅度轮廓图，图4b表示本发明实施例的图2所示的成像场景中P1点的距离向剖面示意图，图4c表示本发明实施例的图2所示的成像场景中P1点的方位向剖面示意图，图4d表示本发明实施例的图2所示的成像场景中P5点的幅度轮廓图，图4e表示本发明实施例的图2所示的成像场景中P5点的距离向剖面示意图，图4f表示本发明实施例的图2所示的成像场景中P5点的方位向剖面示意图；图4a和图4d中，横坐标表示距离向采样点，纵坐标表示方位向采样点；图4b和图4e中，横坐标表示距离向采样点，纵坐标均表示幅度，单位为dB；图4c和图4f中，横坐标表示方位向采样点，纵坐标均表示幅度，单位为dB。
对于图3聚焦后的点目标P1和P5，质量评估参数如表2所示。
表2
其中，ISLR表示积分旁瓣比(Integrated Side Lobe Ratio)。
下面通过实测数据对本发明实施例的效果进行说明。
采用C波段机载SAR，发射波形为非线性调频信号(其自相关函数旁瓣为-32dB)，对其回波数据进行成像；由于机载平台飞行不稳定，存在运动误差，因此可以采用上述记载的包括运动误差补偿和残余运动误差补偿步骤的针对非线性调频SAR的CS成像方法对回波数据进行成像，成像结果如图5所示，图5中，标记为L的方框中的图像是对标记为S的方框的图像的放大显示，可以看出，标记为L的方框中，存在一个强点目标。
对于图5所示的强点目标进行插值，可以得到相应的幅度轮廓图，距离向剖面和方位向剖面；图6a表示本发明实施例的图5所示的强点目标的幅度轮廓图，图6a中，横坐标表示方位向采样点，纵坐标表示距离向采样点；图6b表示本发明实施例的图5所示的强点目标的距离向剖面示意图，图6b中，横坐标表示时间采样点，纵坐标表示幅度，单位为dB。
通过图6a和图6b可以看出，此强点目标得到了良好聚焦，同时距离向剖面的PSLR在-32dB左右，与理想值相吻合。
根据前述记载的内容，可以看出，采用本发明提供的针对非线性调频SAR的CS成像方法，能精确地对发射波形为非线性调频信号的SAR数据进行成像。
基于前述记载的针对非线性调频SAR的CS成像方法，本发明实施例还提出了一种针对非线性调频SAR的CS成像装置。
图7为本发明实施例的针对非线性调频SAR的CS成像装置的组成结构示意图，如图7所示，该装置包括获取模块701、第一处理模块702、第二处理模块703和第三处理模块704；其中，
获取模块701，用于在SAR发射非线性调频信号后，对回波数据进行距离向傅里叶变换，得到距离频域的回波数据；
第一处理模块702，用于根据所述非线性调频信号，对所述距离频域的回波数据进行距离向脉冲压缩处理，得出距离向脉冲压缩的距离频域数据；
第二处理模块703，用于根据线性调频信号的频谱，对所述距离向脉冲压缩的距离频域数据进行处理，得到具有线性调频编码特性的数据；
第三处理模块704，用于对所述具有线性调频编码特性的数据进行处理，得到SAR图像数据。
在一实施方式中，所述第一处理模块702，具体用于对所述非线性调频信号进行补零，使补零后的非线性调频信号的长度等于所述非线性调频信号对应的原始回波数据的长度；对所述补零后的非线性调频信号进行傅里叶变换和取共轭操作，得到处理后的非线性调频信号；对所述处理后的非线性调频信号与所述距离频域的回波数据进行相乘，得到距离向脉冲压缩的距离频域数据。
在一实施方式中，所述第二处理模块703，具体用于对所述距离向脉冲压缩的距离频域数据进行运动误差补偿，得到运动误差补偿后的数据，将所述运动误差补偿后的数据与线性调频信号的频谱数据的相乘结果进行距离傅里叶逆变换，得到具有线性调频编码特性的数据。
在一实施方式中，所述第二处理模块703，具体用于确定SAR对应的斜距误差，根据所述斜距误差对所述距离向脉冲压缩的距离频域数据进行运动误差补偿，得到运动误差补偿后的数据。
在一实施方式中，所述第三处理模块704，具体用于对所述具有线性调频编码特性的数据依次进行方位向傅里叶变换、补余RCMC处理，得到补余RCMC处理后的数据；
对所述补余RCMC处理后的数据进行距离向傅里叶变换，得到二维频域数据；对所述二维频域数据进行相位补偿，得到相位补偿后的数据；
对所述相位补偿后的数据依次进行距离向傅里叶逆变换和方位向脉冲压缩处理，得到方位向脉冲压缩处理后的数据；根据所述方位向脉冲压缩处理后的数据，得到SAR图像数据。
在一实施方式中，所述第三处理模块704，具体用于对所述二维频域数据进行距离向脉冲压缩、二次距离压缩SRC和一致RCMC处理。
在一实施方式中，所述第三处理模块704，具体用于对所述方位向脉冲压缩处理后的数据依次进行相位校正处理、残余运动误差补偿和方位向傅里叶逆变换，得到SAR图像数据。
实际应用中，上述获取模块701、第一处理模块702、第二处理模块703和第三处理模块704均可由中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、微处理器(Micro ProcessorUnit，MPU)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、或现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)等实现。
另外，在本实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并非作为独立的产品进行销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中，基于这样的理解，本实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或processor(处理器)执行本实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
具体来讲，本实施例中的一种针对非线性调频SAR的CS成像方法对应的计算机程序指令可以被存储在光盘，硬盘，U盘等存储介质上，当存储介质中的与一种针对非线性调频SAR的CS成像方法对应的计算机程序指令被一电子设备读取或被执行时，实现前述实施例的任意一种针对非线性调频SAR的CS成像方法的步骤。
基于前述实施例相同的技术构思，参见图8，其示出了本发明实施例提供的一种针对非线性调频SAR的CS成像设备80，可以包括：存储器81、处理器82和总线83；其中，
所述总线83用于连接所述存储器81、处理器82和这些器件之间的相互通信；
所述存储器81，用于存储计算机程序和数据；
所述处理器82，用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以实现前述实施例的任意一种针对非线性调频SAR的CS成像方法的步骤。
在实际应用中，上述存储器81可以是易失性存储器(volatile memory)，例如RAM；或者非易失性存储器(non-volatile memory)，例如ROM，快闪存储器(flash memory)，硬盘(Hard Disk Drive，HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)；或者上述种类的存储器的组合，并向处理器82提供指令和数据。
上述处理器82可以为特定用途集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)、DSP、数字信号处理装置(Digital Signal Processing Device，DSPD)、可编程逻辑装置(Programmable Logic Device，PLD)、FPGA、CPU、控制器、微控制器、微处理器中的至少一种。可以理解地，对于不同的设备，用于实现上述处理器功能的电子器件还可以为其它，本发明实施例不作具体限定。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种针对非线性调频合成孔径雷达SAR的线性调频变标CS成像方法，其特征在于，所述方法包括：
在发射非线性调频信号后，对回波数据进行距离向傅里叶变换，得到距离频域的回波数据；
根据所述非线性调频信号，对所述距离频域的回波数据进行距离向脉冲压缩处理，得出距离向脉冲压缩的距离频域数据；
根据线性调频信号的频谱，对所述距离向脉冲压缩的距离频域数据进行处理，得到具有线性调频编码特性的数据；
对所述具有线性调频编码特性的数据进行处理，得到SAR图像数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述非线性调频信号，对所述距离频域的回波数据进行距离向脉冲压缩处理，得出距离向脉冲压缩的距离频域数据，包括：
对所述非线性调频信号进行补零，使补零后的非线性调频信号的长度等于所述非线性调频信号对应的原始回波数据的长度；对所述补零后的非线性调频信号进行傅里叶变换和取共轭操作，得到处理后的非线性调频信号；对所述处理后的非线性调频信号与所述距离频域的回波数据进行相乘，得到距离向脉冲压缩的距离频域数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据线性调频信号的频谱，对所述距离向脉冲压缩的距离频域数据进行处理，得到具有线性调频编码特性的数据，包括：
对所述距离向脉冲压缩的距离频域数据进行运动误差补偿，得到运动误差补偿后的数据，将所述运动误差补偿后的数据与线性调频信号的频谱数据的相乘结果进行距离向傅里叶逆变换，得到具有线性调频编码特性的数据。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述距离向脉冲压缩的距离频域数据进行运动误差补偿，得到运动误差补偿后的数据，包括：
确定SAR对应的斜距误差，根据所述斜距误差对所述距离向脉冲压缩的距离频域数据进行运动误差补偿，得到运动误差补偿后的数据。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述具有线性调频编码特性的数据进行处理，得到SAR图像数据，包括：
对所述具有线性调频编码特性的数据依次进行方位向傅里叶变换、补余距离徙动校正RCMC处理，得到补余RCMC处理后的数据；
对所述补余RCMC处理后的数据进行距离向傅里叶变换，得到二维频域数据；对所述二维频域数据进行相位补偿，得到相位补偿后的数据；
对所述相位补偿后的数据依次进行距离向傅里叶逆变换和方位向脉冲压缩处理，得到方位向脉冲压缩处理后的数据；根据所述方位向脉冲压缩处理后的数据，得到SAR图像数据。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对所述二维频域数据进行相位补偿，包括：
对所述二维频域数据进行距离向脉冲压缩、二次距离压缩SRC和一致RCMC处理。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述方位向脉冲压缩处理后的数据，得到SAR图像数据，包括：
对所述方位向脉冲压缩处理后的数据依次进行相位校正处理、残余运动误差补偿和方位向傅里叶逆变换，得到SAR图像数据。
8.一种针对非线性调频合成孔径雷达SAR的线性调频变标CS成像装置，其特征在于，所述装置包括：获取模块、第一处理模块、第二处理模块和第三处理模块；其中，
获取模块，用于在SAR发射非线性调频信号后，对回波数据进行距离向傅里叶变换，得到距离频域的回波数据；
第一处理模块，用于根据所述非线性调频信号，对所述距离频域的回波数据进行距离向脉冲压缩处理，得出距离向脉冲压缩的距离频域数据；
第二处理模块，用于根据线性调频信号的频谱，对所述距离向脉冲压缩的距离频域数据进行处理，得到具有线性调频编码特性的数据；
第三处理模块，用于对所述具有线性调频编码特性的数据进行处理，得到SAR图像数据。
9.一种针对非线性调频合成孔径雷达SAR的线性调频变标CS成像设备，其特征在于，所述设备包括：处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器；其中，
所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
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