CN110531355B - 一种星载合成孔径雷达实时统一成像方法 - Google Patents

一种星载合成孔径雷达实时统一成像方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种星载合成孔径雷达实时统一成像方法，根据合成孔径雷达SAR的回波信号、得到子孔径回波信号；根据多普勒中心补偿函数H1得到多普勒中心补偿后的信号；根据方位向傅里叶变换后的信号得到完成距离向聚焦后的信号；根据完成距离向聚焦后的信号得到相位转换后的信号；根据二次相位信号得到无混叠的方位向信号；根据剩余相位补偿函数H5得到第n块子孔径数据的低分辨率的SAR复图像；在全局坐标系下的复图像域对每块子孔径SAR复图像进行相干拼接得到全部数据的全分辨率图像。本发明可以适应多种成像模式，具有可以节约成本、并提升资源利用率、实用性强的有益效果。

Description

一种星载合成孔径雷达实时统一成像方法
技术领域
本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种星载合成孔径雷达实时统一成像方法。
背景技术
星载合成孔径雷达SAR因其能够全天时全天候地对地面目标进行两维高分辨成像，在战场侦察、灾害监控、目标识别、资源探测等领域有着广泛的应用。星载SAR一般工作在条带模式居多，为了满足高成像分辨率及宽测绘带的要求，聚束模式、滑动聚束模式、Terrain Observation by Progressive Scans(TOPS)模式相继被提出，上述四种成像模式为星载SAR主要工作模式。为了使SAR成像结果能及时迅速应用于紧急情况，就需要星载SAR能够进行实时成像处理。
目前，针对这四种模式的成像算法已经有很多的研究。对于条带模式，主要有距离多普勒算法RDA，调频变标算法CSA，距离徙动算法RMA以及他们的扩展形式，这些成像算法通常基于方位平移不变性；对于聚束模式，主要有极坐标格式算法PFA，两步处理方法等；对于滑动聚束和TOPS模式，提出了包含方位预处理，扩展线频调变标算法ECS，形变校正等步骤的全孔径算法、基带方位变标算法BAS。但上述这些算法都是针对一种或两种具体的成像模式提出的，不能对四种模式进行统一的成像处理。后来，有基于FrFT的统一聚焦方法提出来满足多种模式下成像处理。
在实时处理方面，主要是基于子孔径的处理方法。这种方法中子孔径是重叠的，利用传统条带算法处理每一个子孔径内距离徙动校正RCMC，对子孔径的处理结果拼接实现全孔径的方位脉压。此外还有一种基于改进的浮点CS算法，该方法中只有在特定的时间和频率相位因子才会改变，浮点操作主要是降低运算量。虽然这些方法都具有良好的实时性，但是未能高效利用成像处理系统的工作时间，因为其在录取数据的很长时间处于空闲状态。尤其是星载SAR长探测距离、高方位分辨率等的特点使得其利用率更低。在基于子孔径的方法中，由于子孔径重叠会出现栅瓣，Sun提出一种基于CS-dechirp的实时成像方法，但该方法只针对条带模式，对其他几种模式处理时又会产生方位向混叠的问题。
以上成像实时处理算法都只针对特定的SAR模式，而不能同时在多种SAR模式下工作。因而实际处理时，就需要对于不同的模式尤其相应的处理模块，导致研究成本增加，尤其在成像场景未知的情况下。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种星载合成孔径雷达实时统一成像方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
一种星载合成孔径雷达实时统一成像方法，包括：
步骤一，接收合成孔径雷达SAR的回波信号，在方位向划分成子孔径进行处理，以得到不同成像模式下的子孔径回波信号；
步骤二，利用多普勒中心补偿函数H1对所述子孔径回波信号的多普勒中心进行补偿，并进行方位向傅里叶变换，以得到多普勒中心补偿后的信号；
步骤三，对所述方位向傅里叶变换后的信号采用扩展线频调变标算法实现距离变标、距离校正，以得到完成距离向聚焦后的信号；
步骤四，利用相位转换函数H2将所述完成距离向聚焦后的信号方位向的双曲相位函数变为标准的二次相位信号，以得到相位转换后的信号；
步骤五，对所述二次相位信号进行去调频和等效多普勒中心平移操作实现子孔径回波信号方位向的聚焦，以得到无混叠的方位向信号；
步骤六，利用剩余相位补偿函数H5进行方位向所述剩余相位的补偿，将局部坐标系内的子孔径信号都变换到全局坐标系中，得到第n块子孔径数据的低分辨率的SAR复图像；
步骤七，在全局坐标系下的复图像域对每块子孔径SAR复图像进行相干拼接得到全部数据的全分辨率图像。
在本发明的一个实施例中，步骤一中不同成像模式下的子孔径回波信号s(t,tas；RB)1统一表示如下：
Figure GDA0002983073030000021
其中，R tas；
Figure GDA0002983073030000022
场景中任意点目标的瞬时斜距，t为距离向快时间，ar(·)为雷达LFM信号的窗函数，aa(·)为方位波束窗函数，tn为第n块子孔径数据录取的中心时刻，tas为子孔径数据的方位慢时间，v为星载SAR速度，γ为调频率，λ为信号波长。
在本发明的一个实施例中，步骤二的实现方法如下：
2a)对子孔径回波信号进行多普勒中心补偿，多普勒中心补偿函数H1为：
H1(t，tas；RB)＝exp(-j2πfnc(tn+tas))；
其中，fnc为每块子孔径数据的多普勒中心；
2b)对子孔径回波数据的多普勒中心补偿后，对其方位向进行傅里叶变换得到多普勒中心补偿后的信号sn(t，fas；RB)2：
Figure GDA0002983073030000031
其中，FFTa[·]表示沿方位向对信号做傅里叶变换，fas为子孔径信号的方位频率，
Figure GDA0002983073030000032
为等效调频率。
在本发明的一个实施例中，步骤三的实现方法如下：
3a)将多普勒中心补偿后的信号sn(t，fas；RB)2与扩展线频调变标算法第一相位函数Hr1进行方位向频域相乘作变标处理，得到变标处理后的信号：
sn(t，fas；RB)2·Hr1；
其中，
Figure GDA0002983073030000033
Figure GDA0002983073030000034
为扩展线频调变标算法的变标因子，Rr为参考距离；
3b)对变标处理后的信号进行距离向傅里叶变换，并与扩展线频调变标算法第二相位函数Hr2相乘进行距离压缩、二次距离压缩及距离徙动校正，得到压缩校正后的信号：
FFTr[sn(t，fas；RB)2·Hr1]·Hr2；
其中，
Figure GDA0002983073030000041
其中，
Figure GDA0002983073030000042
FFTr[·]表示在距离向对信号做傅里叶变换；
3c)对压缩校正后的信号结果进行逆傅里叶变换，并与扩展线频调变标算法第三相位函数Hr3相乘进行相位校正，得到完成距离向聚焦后的信号sn(t，fas；RB)3：
sn(t，fas；RB)3＝IFFTr[FFTr[sn(t，fas；RB)2Hr1]Hr2]Hr3；
其中，
Figure GDA0002983073030000043
，IFFTr[·]表示在距离向对信号做逆傅里叶变换。
在本发明的一个实施例中，步骤四利用相位转换函数H2与完成距离向聚焦后的信号sn(t，fas；RB)3相乘，将方位向的双曲相位转换为标准的二次相位，得到相位转换后的信号sn(t，fas；RB)4；
sn(t，fas；RB)4＝sn(t，fas；RB)3·H2；
其中：
Figure GDA0002983073030000045
Figure GDA0002983073030000046
为变标多普勒调频率。
在本发明的一个实施例中，步骤五中对方位向转为二次相位的信号进行去调频和等效多普勒中心平移操作实现子孔径回波信号方位向的聚焦，与去调频函数H3相乘完成去调频操作，此时每块子孔径数据的等效多普勒中心发生fe会变化，fe＝(Kd-Kscd)·tn，导致方位向频率范围为
Figure GDA0002983073030000051
超出了
Figure GDA0002983073030000052
需等效多普勒中心平移函数H4来调整，解决在方位向产生的混叠现象，其实现方法如下：
5a)子孔径复图像的分辨率较低，若想拼接成全分辨率图像，要进行方位聚焦；通常对相位转换后的信号sn(t，fas；RB)4进行方位向逆傅里叶得到逆傅里叶信号变换后的sn(t，tas；RB)5：
sn(t，tas；RB)5＝IFFTa[sn(t，fas；RB)4]；
5b)逆傅里叶信号变换后的sn(t，tas；RB)5与去调频函数H3(t，tas；RB)、等效多普勒平移函数H4(t，tas；RB)相乘后进行方位向傅里叶变换，得到无混叠的方位向信号sn(t，tas；RB)6：
Figure GDA0002983073030000053
其中，
Figure GDA0002983073030000054
H4(t，tas；RB)＝exp(-j2πfe(tn+tas))。
在本发明的一个实施例中，步骤六中利用函数H5进行方位向剩余相位的补偿，由剩余相位补偿函数H5与无混叠的方位向信号sn(t，tas；RB)6相乘得到，将局部坐标系内的子孔径信号都变换到全局坐标系中，得到第n块子孔径数据的低分辨率的SAR复图像，实现如下：
6a)利用剩余相位补偿函数H5进行方位向剩余相位的补偿：
H5(t，fas；RB)＝exp(-j2π(fefas)tn)；
6b)利用H5与sn(t，tas；RB)6相乘将子孔径信号由局部坐标变换到全局坐标系，以得到子孔径信号sn(t，fas；RB)7；
Figure GDA0002983073030000055
在本发明的一个实施例中，步骤七中计算每块子孔径SAR复图像与其等效多普勒中心点数间隔，以此作为基准进行相干拼接，进而得到全部数据的全分辨率图像；
低分辨率子孔径复图像的拼接叠加是得到高分辨率图像的关键，由子孔径信号sn(t，fas；RB)7分析可知，每块子孔径复图像的聚焦位置均和其等效多普勒中心fe有关，因而在全局坐标系下计算每块子孔径图像与其等效多普勒中心fe相对应的频点数，信号经过方位向处理后的频点间距为PRF/Na，所以每一块子孔径复图像移动的频点数为：
Figure GDA0002983073030000061
其中，Na为方位向上采样插值后的方位向采样点数；
根据计算的频点数使相邻的两块子孔径复图像可以相干叠加和拼接，以此完成所有子孔径图像的拼接，得到全部录取数据的全分辨图像。
本发明的有益效果：
本发明通过分析发现四种成像模式的子孔径回波信号是相同的，只由旋转中心距离决定，可以表示为带有不同旋转距离的统一模式；通过选取相对应的旋转中心距离，本发明可以完成不依赖于具体成像模式的统一聚焦处理；可以适应多种成像模式，节约成本，提升资源利用率；本发明还可以在子孔径数据录取的同时能够进行成像处理，具有很好的实时性，还可以满足多模式下统一的成像处理和实时性的要求。
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种星载合成孔径雷达实时统一成像方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种星载合成孔径雷达实时统一成像方法的示意图；
图3是本发明实施例提供的一种星载合成孔径雷达实时统一成像方法的具体流程图；
图4是本发明实施例提供的一种星载合成孔径雷达实时统一成像方法分别在条带SAR、滑动聚束SAR、聚束SAR及TOPS SAR四种模式下的点目标仿真成像结果图；
图5是本发明实施例提供的一种星载合成孔径雷达实时统一成像方法为条带SAR模式下点目标A1的结果；
图6是本发明实施例提供的一种星载合成孔径雷达实时统一成像方法聚束SAR模式下点目标A2的结果；
图7是本发明实施例提供的一种星载合成孔径雷达实时统一成像方法滑动聚束SAR模式下点目标A3的结果；
图8是本发明实施例提供的一种星载合成孔径雷达实时统一成像方法TOPS SAR模式下点目标A4的结果；
图9是本发明实施例提供的一种星载合成孔径雷达实时统一成像方法滑动聚束模式下点目标A3进行子孔径复图像相干拼接的过程；
图10是本发明实施例提供的一种星载合成孔径雷达实时统一成像方法聚束模式下点目标A3子孔径相干拼接后各距离单元方位信号频谱变化的过程；
图11是本发明实施例提供的一种星载合成孔径雷达实时统一成像方法条带SAR模式下的实测数据进行成像处理的结果；
图12是本发明实施例提供的一种星载合成孔径雷达实时统一成像方法滑动聚束SAR模式下的实测数据进行成像处理的结果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
请参见图1，图1是本发明实施例提供的一种星载合成孔径雷达实时统一成像方法的流程图，包括：
步骤一，接收合成孔径雷达SAR的回波信号，在方位向划分成子孔径进行处理，以得到不同成像模式下的子孔径回波信号；
步骤二，利用多普勒中心补偿函数H1对所述子孔径回波信号的多普勒中心进行补偿，并进行方位向傅里叶变换，以得到多普勒中心补偿后的信号；
步骤三，对所述方位向傅里叶变换后的信号采用扩展线频调变标算法实现距离变标、距离校正，以得到完成距离向聚焦后的信号；
步骤四，利用相位转换函数H2将所述完成距离向聚焦后的信号方位向的双曲相位函数变为标准的二次相位信号，以得到相位转换后的信号；
步骤五，对所述二次相位信号进行去调频和等效多普勒中心平移操作实现子孔径回波信号方位向的聚焦，以得到无混叠的方位向信号；
步骤六，利用剩余相位补偿函数H5进行方位向所述剩余相位的补偿，将局部坐标系内的子孔径信号都变换到全局坐标系中，得到第n块子孔径数据的低分辨率的SAR复图像；
步骤七，在全局坐标系下的复图像域对每块子孔径SAR复图像进行相干拼接得到全部数据的全分辨率图像。
在本发明的一个实施例中，步骤一中不同成像模式下的子孔径回波信号s(t,tas；RB)1统一表示如下：
Figure GDA0002983073030000081
其中，
Figure GDA0002983073030000082
场景中任意点目标的瞬时斜距，t为距离向快时间，ar(·)为雷达LFM信号的窗函数，aa(·)为方位波束窗函数，tn为第n块子孔径数据录取的中心时刻，tas为子孔径数据的方位慢时间，v为星载SAR速度，γ为调频率，λ为信号波长。
在本发明的一个实施例中，步骤二的实现方法如下：
2a)对子孔径回波信号进行多普勒中心补偿，多普勒中心补偿函数H1为：
H1(t，tas；RB)＝exp(-j2πfnc(tn+tas))；
其中，fnc为每块子孔径数据的多普勒中心；
2b)对子孔径回波数据的多普勒中心补偿后，对其方位向进行傅里叶变换得到多普勒中心补偿后的信号sn(t，fas；RB)2：
Figure GDA0002983073030000083
其中，FFTa[·]表示沿方位向对信号做傅里叶变换，fas为子孔径信号的方位频率，
Figure GDA0002983073030000084
为等效调频率。
在本发明的一个实施例中，步骤三的实现方法如下：
3a)将多普勒中心补偿后的信号sn(t，fas；RB)2与扩展线频调变标算法第一相位函数Hr1进行方位向频域相乘作变标处理，得到变标处理后的信号：
sn(t，fas；RB)2·Hr1；
其中，
Figure GDA0002983073030000091
Figure GDA0002983073030000092
为扩展线频调变标算法的变标因子，Rr为参考距离；
3b)对变标处理后的信号进行距离向傅里叶变换，并与扩展线频调变标算法第二相位函数Hr2相乘进行距离压缩、二次距离压缩及距离徙动校正，得到压缩校正后的信号：
FFTr[sn(t，fas；RB)2·Hr1]·Hr2；
其中，
Figure GDA0002983073030000093
，FFTr[·]表示在距离向对信号做傅里叶变换；
3c)对压缩校正后的信号结果进行逆傅里叶变换，并与扩展线频调变标算法第三相位函数Hr3相乘进行相位校正，得到完成距离向聚焦后的信号sn(t，fas；RB)3：
sn(t，fas；RB)3＝IFFTr[FFTr[sn(t，fas；RB)2·Hr1]·Hr2]·Hr3；
其中，
Figure GDA0002983073030000095
IFFTr[·]表示在距离向对信号做逆傅里叶变换。
在本发明的一个实施例中，步骤四利用相位转换函数H2与完成距离向聚焦后的信号sn(t，fas；RB)3相乘，将方位向的双曲相位转换为标准的二次相位，得到相位转换后的信号sn(t，fas；RB)4；
sn(t，fas；RB)4＝sn(t，fas；RB)3·H2；
其中：
Figure GDA0002983073030000101
Figure GDA0002983073030000102
为变标多普勒调频率。
在本发明的一个实施例中，步骤五中对方位向转为二次相位的信号进行去调频和等效多普勒中心平移操作实现子孔径回波信号方位向的聚焦，与去调频函数H3相乘完成去调频操作，此时每块子孔径数据的等效多普勒中心发生fe会变化，fe＝(Kd-Kscd)·tn，导致方位向频率范围为
Figure GDA0002983073030000103
超出了
Figure GDA0002983073030000104
需等效多普勒中心平移函数H4来调整，解决在方位向产生的混叠现象，其实现方法如下：
5a)子孔径复图像的分辨率较低，若想拼接成全分辨率图像，要进行方位聚焦；通常对相位转换后的信号sn(t，fas；RB)4进行方位向逆傅里叶得到逆傅里叶信号变换后的sn(t，tas；RB)5：
sn(t，tas；RB)5＝IFFTa[sn(t，fas；RB)4]
5b)逆傅里叶信号变换后的sn(t，tas；RB)5与去调频函数H3(t，tas；RB)、等效多普勒平移函数H4(t，tas；RB)相乘后进行方位向傅里叶变换，得到无混叠的方位向信号sn(t，tas；RB)6：
sn(t，fas；RB)6＝FFTa[sn(t，tas；RB)5·H3(t，tas；RB)·H4(t，tas；RB)]，
其中，
Figure GDA0002983073030000105
H4(t，tas；RB)＝exp(-j2πfe(tn+tas))。
在本发明的一个实施例中，步骤六中利用函数H5进行方位向剩余相位的补偿，由剩余相位补偿函数H5与无混叠的方位向信号sn(t，tas；RB)6相乘得到，将局部坐标系内的子孔径信号都变换到全局坐标系中，得到第n块子孔径数据的低分辨率的SAR复图像，实现如下：
6a)利用剩余相位补偿函数H5进行方位向剩余相位的补偿：
H5(t，fas；RB)＝exp(-j2π(fe+fas)tn)；
6b)利用H5与sn(t，tas；RB)6相乘将子孔径信号由局部坐标变换到全局坐标系，以得到子孔径信号sn(t，fas；RB)7；
Figure GDA0002983073030000111
在本发明的一个实施例中，步骤七中计算每块子孔径SAR复图像与其等效多普勒中心点数间隔，以此作为基准进行相干拼接，进而得到全部数据的全分辨率图像；
低分辨率子孔径复图像的拼接叠加是得到高分辨率图像的关键，由子孔径信号sn(t，fas；RB)7分析可知，每块子孔径复图像的聚焦位置均和其等效多普勒中心fe有关，因而在全局坐标系下计算每块子孔径图像与其等效多普勒中心fe相对应的频点数，信号经过方位向处理后的频点间距为PRF/Na，所以每一块子孔径复图像移动的频点数为：
Figure GDA0002983073030000112
其中，Na为方位向上采样插值后的方位向采样点数；
根据计算的频点数使相邻的两块子孔径复图像可以相干叠加和拼接，以此完成所有子孔径图像的拼接，得到全部录取数据的全分辨图像。
具体的，如图2为本实施例的示意图，图3为本实施例的具体流程图。
下面结合仿真实验对本发明的效果作进一步的验证说明。
本发明的效果可以通过以下仿真进一步说明：
仿真一：四种模式下的点仿真效果
目标仿真分别在条带SAR、聚束SAR、滑动聚束SAR、TOPS SAR这四种模式下对点目标进行仿真，实验的参数如下：发射线性调频信号LFM的载频为9.65GHz，波长为0.0313m，脉冲重复频率PRF为2738Hz，瞬时带宽为2281.3Hz，载机的速度为7391.42m/s，天线相位中心到场景中心的斜距617km，点阵是按照3(距离)×3(方位)均匀分布的。除此之外，每种成像模式其特有的参数如四种模式的特定参数表所示。
四种模式的特定参数表
Figure GDA0002983073030000121
图4是应用本发明得到的点目标成像结果。4(a)为条带SAR模式下；4(b)聚束SAR模式下；4(c)为滑动聚束SAR模式下；4(d)为TOPS SAR模式下。
图5～图8为图4中标记的点目标A1、A2、A3、A4在方位向和距离向上的相位散布函数和剖面散布函数的仿真结果。其中图5为条带SAR模式下点目标A1的结果；图6聚束SAR模式下点目标A2的结果；图7滑动聚束SAR模式下点目标A3的结果；图8为TOPS SAR模式下点目标A4的结果。点目标的PSLR与ISLR参数表为点目标A1、A2、A3、A4在距离向和方位向上的积分旁瓣比(ISLR)和峰值旁瓣比(PSLR)。
点目标的PSLR与ISLR参数表
Figure GDA0002983073030000122
从图4及图5～图8可以看出，看出四种成像模式下的点目标A1、A2、A3、A4都得到很好的成像效果，点目标A1、A2、A3、A4在主瓣中的距离向和方位向相位都是平坦的，经计算得到其峰值旁瓣比值和积分旁瓣比值，发现都达到了要求，说明本发明方法能够使点目标具有很好的聚焦效果。
图9为滑动聚束模式下点目标A3进行子孔径相干拼接的成像过程，其中在处理回波数据时划分为7个子孔径。9(a)为1个子孔径的成像结果；9(b)为3子孔径拼接得到的成像结果；9(c)为5子孔径拼接得到的成像结果；9(d)为全部7子孔径拼接得到的成像结果。从9(a)～9(d)可以看出随着子孔径拼接数目的增多，点目标的成像分辨率随之而提高。
图10为滑动聚束模式下点目标A3子孔径相干拼接后各距离单元方位信号频谱变化的过程，与图9一一对应。从10(a)～10(d)可以看出随着子孔径拼接数目的增多，点目标的方位谱在逐渐增加。综上经过仿真分析，本发明方法在多种模式下通过子孔径拼接可以得到高质量、全分辨率的SAR图像。
仿真二：实测数据成像处理
为了更进一步验证本发明方法，分别对GF3-SAR条带SAR模式、滑动聚束SAR模式下的实测数据应用本发明方法进行处理，条带模式参数、滑动聚束模式参数如下所示。
条带模式参数表
带宽 100MHz
采样率 133MHz
波长 0.055m
速度 7132m/s
脉冲重复频率 2580Hz
旋转中心距离 842km
滑动聚束模式参数表
带宽 300MHz
采样率 370MHz
波长 0.055m
速度 8300m/s
脉冲重复频率 2980Hz
旋转中心距离 865km
图11为应用本发明方法对条带SAR模式下的实测数据进行成像处理的结果，图12为应用本发明方法对滑动聚束SAR模式下的实测数据进行成像处理的结果。
应用本发明方法处理上述两种SAR模式下的实测数据，从图11、图12成像结果可以看出两种模式下均得到了很好的成像效果，从而验证了本发明方法的有效性。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种星载合成孔径雷达实时统一成像方法，其特征在于，包括：
步骤一，接收合成孔径雷达SAR的回波信号，在方位向划分成子孔径进行处理，以得到不同成像模式下的子孔径回波信号；
步骤二，利用多普勒中心补偿函数H1对所述子孔径回波信号的多普勒中心进行补偿，并进行方位向傅里叶变换，以得到多普勒中心补偿后的信号；
步骤三，对所述方位向傅里叶变换后的信号采用扩展线频调变标算法实现距离变标、距离校正，以得到完成距离向聚焦后的信号；
步骤四，利用相位转换函数H2将所述完成距离向聚焦后的信号方位向的双曲相位函数变为标准的二次相位信号，以得到相位转换后的信号；
步骤五，对所述二次相位信号进行去调频和等效多普勒中心平移操作实现子孔径回波信号方位向的聚焦，以得到无混叠的方位向信号；
步骤六，利用剩余相位补偿函数H5进行方位向所述剩余相位的补偿，将局部坐标系内的子孔径信号都变换到全局坐标系中，得到第n块子孔径数据的低分辨率的SAR复图像；
步骤七，在全局坐标系下的复图像域对每块子孔径SAR复图像进行相干拼接得到全部数据的全分辨率图像。
2.根据权利要求1所述的星载合成孔径雷达实时统一成像方法，其特征在于，步骤一中不同成像模式下的子孔径回波信号s(t,tas；RB)1统一表示如下：
Figure FDA0003127362080000011
其中，
Figure FDA0003127362080000012
为场景中任意点目标的瞬时斜距，t为距离向快时间，ar(·)为雷达LFM信号的窗函数，aa(·)为方位波束窗函数，tn为第n块子孔径数据录取的中心时刻，tas为子孔径数据的方位慢时间，v为星载SAR速度，γ为调频率，λ为信号波长。
3.根据权利要求2所述的星载合成孔径雷达实时统一成像方法，其特征在于，步骤二的实现方法如下：
2a)对子孔径回波信号进行多普勒中心补偿，多普勒中心补偿函数H1为：
H1(t,tas；RB)＝exp(-j2πfnc(tn+tas))；
其中，fnc为每块子孔径数据的多普勒中心；
2b)对子孔径回波数据的多普勒中心补偿后，对其方位向进行傅里叶变换得到多普勒中心补偿后的信号sn(t,fas；RB)2：
Figure FDA0003127362080000021
其中，FFTa[·]表示沿方位向对信号做傅里叶变换，fas为子孔径信号的方位频率，
Figure FDA0003127362080000022
为等效调频率。
4.根据权利要求3所述的星载合成孔径雷达实时统一成像方法，其特征在于，步骤三的实现方法如下：
3a)将多普勒中心补偿后的信号sn(t,fas；RB)2与扩展线频调变标算法第一相位函数Hr1进行方位向频域相乘作变标处理，得到变标处理后的信号：
sn(t,fas；RB)2Hr1；
其中，
Figure FDA0003127362080000023
Figure FDA0003127362080000024
为扩展线频调变标算法的变标因子，Rr为参考距离；
3b)对变标处理后的信号进行距离向傅里叶变换，并与扩展线频调变标算法第二相位函数Hr2相乘进行距离压缩、二次距离压缩及距离徙动校正，得到压缩校正后的信号：
FFTr[sn(t,fas；RB)2Hr1]·Hr2；
其中，
Figure FDA0003127362080000031
，FFTr[·]表示在距离向对信号做傅里叶变换；
3c)对压缩校正后的信号结果进行逆傅里叶变换，并与扩展线频调变标算法第三相位函数Hr3相乘进行相位校正，得到完成距离向聚焦后的信号sn(t,fas；RB)3：
sn(t,fas；RB)3＝IFFTr[FFTr[sn(t,fas；RB)2·Hr1]·Hr2]·Hr3；
其中，
Figure FDA0003127362080000032
IFFTr[·]表示在距离向对信号做逆傅里叶变换。
5.根据权利要求4所述的星载合成孔径雷达实时统一成像方法，其特征在于，步骤四利用相位转换函数H2与完成距离向聚焦后的信号sn(t,fas；RB)3相乘，将方位向的双曲相位转换为标准的二次相位，得到相位转换后的信号sn(t,fas；RB)4；
sn(t,fas；RB)4＝sn(t,fas；RB)3H2；
其中：
Figure FDA0003127362080000033
Figure FDA0003127362080000034
为变标多普勒调频率。
6.根据权利要求5所述的星载合成孔径雷达实时统一成像方法，其特征在于，步骤五中对方位向转为二次相位的信号进行去调频和等效多普勒中心平移操作实现子孔径回波信号方位向的聚焦，与去调频函数H3相乘完成去调频操作，此时每块子孔径数据的等效多普勒中心发生fe会变化，fe＝(Kd-Kscd)tn，导致方位向频率范围为
Figure FDA0003127362080000035
超出了
Figure FDA0003127362080000036
需等效多普勒中心平移函数H4来调整，解决在方位向产生的混叠现象，其实现方法如下：
5a)子孔径复图像的分辨率较低，若想拼接成全分辨率图像，要进行方位聚焦；通常对相位转换后的信号sn(t,fas；RB)4进行方位向逆傅里叶得到逆傅里叶信号变换后的sn(t,tas；RB)5：
sn(t,tas；RB)5＝IFFTa[sn(t,fas；RB)4]；
5b)逆傅里叶信号变换后的sn(t,tas；RB)5与去调频函数H3(t,tas；RB)、等效多普勒平移函数H4(t,tas；RB)相乘后进行方位向傅里叶变换，得到无混叠的方位向信号sn(t,fas；RB)6：
sn(t,fas；RB)6＝FFTa[sn(t,tas；RB)5·H3(t，tas；RB)·H4(t，tas；RB)]，
其中，
Figure FDA0003127362080000041
H4(t,tas；RB)＝exp(j2πfe(tn+tas))。
7.根据权利要求6所述的星载合成孔径雷达实时统一成像方法，其特征在于，步骤六中利用函数H5进行方位向剩余相位的补偿，由剩余相位补偿函数H5与无混叠的方位向信号sn(t,fas；RB)6相乘得到，将局部坐标系内的子孔径信号都变换到全局坐标系中，得到第n块子孔径数据的低分辨率的SAR复图像，实现如下：
6a)利用剩余相位补偿函数H5进行方位向剩余相位的补偿：
H5(t,fas；RB)＝exp(j2π(fe+fas)tn)；
6b)利用H5与sn(t,fas；RB)6相乘将子孔径信号由局部坐标变换到全局坐标系，以得到子孔径信号sn(t,fas；RB)7；
Figure FDA0003127362080000042
8.根据权利要求7所述的星载合成孔径雷达实时统一成像方法，其特征在于，步骤七中计算每块子孔径SAR复图像与其等效多普勒中心点数间隔，以此作为基准进行相干拼接，进而得到全部数据的全分辨率图像；
低分辨率子孔径复图像的拼接叠加是得到高分辨率图像的关键，由子孔径信号sn(t,fas；RB)7分析可知，每块子孔径复图像的聚焦位置均和其等效多普勒中心fe有关，因而在全局坐标系下计算每块子孔径图像与其等效多普勒中心fe相对应的频点数，信号经过方位向处理后的频点间距为PRF/Na，所以每一块子孔径复图像移动的频点数为：
Figure FDA0003127362080000051
其中，Na为方位向上采样插值后的方位向采样点数；
根据计算的频点数使相邻的两块子孔径复图像可以相干叠加和拼接，以此完成所有子孔径图像的拼接，得到全部录取数据的全分辨图像。
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