CN112433210A - 一种双站前视探地雷达快速时域成像方法 - Google Patents

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CN112433210A CN202011158863.3A CN202011158863A CN112433210A CN 112433210 A CN112433210 A CN 112433210A CN 202011158863 A CN202011158863 A CN 202011158863A CN 112433210 A CN112433210 A CN 112433210A
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杨罡
张娜
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Abstract

本申请涉及一种双站前视探地雷达快速时域成像方法，涉及雷达技术领域，该方法包括以下步骤：按照预设划分规则将根据运动雷达和静止雷达获得的合成孔径划分为多级子孔径层，每一级子孔径层的子孔径均包括至少两个上一级子孔径层的子孔径；根据划分后获得的第一级子孔径层，计算获得第一级子孔径层对应的子图像；根据各级子孔径层之间的对应关系以及第一级子孔径层对应的子图像，进行循环递归计算，获得各级子孔径层对应的子图像；根据各级子孔径层对应的子图像，计算获得全孔径最终图像。本申请采用子孔径和子图像处理技术，在保持时域成像方法高精度的同时，降低时域成像方法的运算量，从而提高了成像处理的效率。

Description

一种双站前视探地雷达快速时域成像方法
技术领域
本申请涉及雷达技术领域，具体涉及一种双站前视探地雷达快速时域成像方法。
背景技术
低频双站圆周SAR(Bistatic Circular SAR，BCSAR)是一种圆周模式工作的低频BSAR系统，它不仅继承了低频BSAR的优势，如穿透性强、安全性高、抗干扰强、信息丰富等，而且具有圆周高分辨率成像能力，因此能实现高分辨率圆周探地成像。
现有的BSAR成像方法可分为频域方法(Frequency-domain Approach，FDA)与时域方法(Time-domain Approach，TDA)。FDA通常旨在最小化成像时间以获取较高的成像效率，但它会带来一些局限性，例如积累时间、系统带宽、运动误差、近似处理、实时处理等。常用的FDA(如Range Doppler(RD)方法，Omega-k(ωK)方法和Chirp Scaling(CS)方法等)仅适用于方位移不变BSAR的成像处理。Nonlinear CS(NLCS)方法虽然能实现方位移变BSAR的成像处理，但其在处理回波方位空变性和距离方位耦合性时存在很大的近似，因此NLCS方法不适用于低频BCSAR的高精度成像。与FDA相比，时域后向投影方法(Back ProjectionApproach，BPA)无任何近似处理，成像精度高，能够适用于任意构型、任意波形BSAR的成像处理。因此，BPA能精确处理低频BCSAR回波数据的方位空变性、距离方位耦合性、圆周运动轨迹以及复杂运动误差，从而实现低频BCSAR的高精度成像处理。
但是，BPA具有极大的运算量，从而降低了其成像效率，因此BPA不能成为快速有效的SAR成像方法。为了以克服BPA高运算量的不足，在单站SAR成像处理中实现了快速BPA(Fast BPA，FBPA)和快速因式分解BPA(Fast Factorized BPA，FFBPA)。然而，上述快速BPA是基于传统直线轨迹BSAR提出的，并不适用于低频BCSAR的成像处理。
因此，如何适用于低频BCSAR的成像处理，是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请提供一种双站前视探地雷达快速时域成像方法，采用子孔径和子图像处理技术，在保持时域成像方法高精度的同时，降低时域成像方法的运算量，从而提高了成像处理的效率。
本申请提供了一种双站前视探地雷达快速时域成像方法，所述方法包括以下步骤：
按照预设划分规则将根据运动雷达和静止雷达获得的合成孔径划分为多级子孔径层，每一级子孔径层的子孔径均包括至少两个上一级子孔径层的子孔径；
根据划分后获得的第一级子孔径层，计算获得所述第一级子孔径层对应的子图像；
根据各级子孔径层之间的对应关系以及所述第一级子孔径层对应的子图像，进行循环递归计算，获得各级子孔径层对应的子图像；
根据各级子孔径层对应的子图像，计算获得全孔径最终图像；其中，
所述第一级子孔径层包括多个子孔径。
具体的，各下一级子孔径层的子孔径与上一级子孔径层的子孔径的数量对应关系相同。
具体的，所述预设划分规则包括：
运动雷达和静止雷达的合成孔径的孔径点数为L个，所述多级子孔径层的级数为K，每一级子孔径层均包括l个上一级子孔径层的子孔径；
第一级子孔径层包括
Figure BDA0002743637190000031
个子孔径，各所述第一级子孔径层的所述子孔径包括l个孔径点数；
第k级子孔径层包括
Figure BDA0002743637190000032
个子孔径，各所述第k级子孔径层的子孔径包括l个第k-1级子孔径层的所述子孔径；其中，
L＝lk。
具体的，所述根据划分后获得的第一级子孔径层，计算获得所述第一级子孔径层对应的子图像中，具体包括以下步骤：
生成第一级子孔径层的各子孔径的子图像网格；
将第一级子孔径层的各子孔径对应的距离压缩回波信号后向投影到第一级子孔径层的各子孔径对应的子图像网格，相干叠加生成第一级子孔径层的各子孔径对应的子图像。
具体的，第一级子孔径层的第n个子孔径对应的子图像网格为
Figure BDA0002743637190000036
Figure BDA0002743637190000033
第一级子孔径层的第n个子孔径对应的子图像网格的极距采样间隔
Figure BDA0002743637190000034
和极角采样间隔
Figure BDA0002743637190000035
分别为：
Figure BDA0002743637190000041
第一级子孔径层的各子孔径对应的子图像为：
Figure BDA0002743637190000042
Figure BDA0002743637190000043
其中，
所述子图像网格的网格原点为对应的子孔径的中心；
极距
Figure BDA0002743637190000044
为网格原点到任意场景点(x，y，0)的距离，极角
Figure BDA0002743637190000045
为极距
Figure BDA0002743637190000046
与网格原点到任意场景点的连线之间的夹角；
Figure BDA0002743637190000047
为第一级子孔径层的第n个子孔径的中心对应的慢时间，
Figure BDA0002743637190000048
为第一级子孔径层的第n个子孔径进行后向投影时所对应椭球的短半轴；
Figure BDA0002743637190000049
Figure BDA00027436371900000410
和
Figure BDA00027436371900000411
分别为第一级子孔径层的第n个子孔径对应的运动雷达和静止雷达子孔径的长度；
src(·)为距离压缩回波信号，
Figure BDA00027436371900000412
为第一级子孔径层的第n个子孔径所对应的积累时间，
Figure BDA00027436371900000413
为运动雷达和静止雷达到第一级子孔径层的第n个子图像网格
Figure BDA00027436371900000414
的距离之和。
具体的，所述根据各级子孔径层之间的对应关系以及所述第一级子孔径层对应的子图像，进行循环递归计算，获得各级子孔径层对应的子图像中，具体包括以下步骤：
生成各级子孔径层的各子孔径的子图像网格；
将各级子孔径层的各子孔径对应的距离压缩回波信号后向投影到各级子孔径层的各子孔径对应的子图像网格，相干叠加生成各级子孔径层的各子孔径对应的子图像。
具体的，第k级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像网格为
Figure BDA0002743637190000051
Figure BDA0002743637190000052
第k级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像网格的极距采样间隔
Figure BDA0002743637190000053
和极角采样间隔
Figure BDA0002743637190000054
分别为：
Figure BDA0002743637190000055
第k级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像为
Figure BDA0002743637190000056
Figure BDA0002743637190000057
其中，第k级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像网格的网格原点为第k级子孔径层的第q个子孔径对应的运动雷达和静止雷达子孔径中心之间连线的中点；
极距
Figure BDA0002743637190000058
为网格原点到任意场景点(x，y，0)的距离；
极角
Figure BDA0002743637190000059
为极距
Figure BDA00027436371900000510
与网格原点到任意场景点的连线之间的夹角；
Figure BDA00027436371900000511
为第k级子孔径层的第q个子孔径的中心对应的慢时间，
Figure BDA00027436371900000512
为第k级子孔径层的第q个子孔径进行后向投影时所对应椭球的短半轴；
Figure BDA00027436371900000513
Figure BDA00027436371900000514
和
Figure BDA00027436371900000515
分别为第k级子孔径层的第q个子孔径对应的运动雷达和静止雷达子孔径的长度；
Figure BDA00027436371900000516
为第k级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像，
Figure BDA00027436371900000517
为第k-1级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像，
Figure BDA00027436371900000518
Figure BDA00027436371900000519
为第k-1级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像网格中与第k级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像网格
Figure BDA0002743637190000061
相对应的位置。
具体的，所述根据各级子孔径层对应的子图像，计算获得全孔径最终图像中，具体包括以下步骤：
将l个第k-1级子孔径层的子孔径合并成一个第k级子孔径层的子孔径；
生成第k级子孔径层的图像网格(x，y)；
将l个第k-1级子孔径层的子图像插值到第k级子孔径层的图像网格(x，y)，相干叠加生成全孔径最终图像。
具体的，第k级子孔径层的图像网格的距离采样间隔Δx和方位采样间隔Δy分别为：
Figure BDA0002743637190000062
其中，
ρx为第k级子孔径层的图像网格的高度，ρy为第k级子孔径层的图像网格的宽度。
具体的，所述全孔径最终图像的生成公式为：
Figure BDA0002743637190000063
其中，
I(x，y，0)为全孔径最终图像；
Figure BDA0002743637190000064
为第k-1级子孔径层的第m个子图像，m＝1，2，…，l；
Figure BDA0002743637190000065
为第k-1级子孔径层的第m个子图像网格中与第k子孔径层的图像网格(x，y，0)相对应的位置。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
本申请采用子孔径和子图像处理技术，在保持时域成像方法高精度的同时，降低时域成像方法的运算量，从而提高了成像处理的效率，进而实现了对低频BCSAR的快速高精度成像处理，获得高质量的聚焦BCSAR图像。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例一提供的双站前视探地雷达快速时域成像方法的步骤流程图；
图2为本申请实施例一提供的双站前视探地雷达快速时域成像方法的系统仿真参数示意图；
图3为本申请实施例一提供的双站前视探地雷达快速时域成像方法的仿真场景目标分布示意图；
图4为本申请实施例一提供的双站前视探地雷达快速时域成像方法中根据系统仿真参数采用时域BPA获得的成像结果示意图；
图5为本申请实施例一提供的双站前视探地雷达快速时域成像方法中对系统仿真参数进行仿真获得的成像结果示意图；
图6为本申请实施例一提供的双站前视探地雷达快速时域成像方法中点目标E的测量参数示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
以下结合附图对本申请的实施例作进一步详细说明。
本申请实施例提供一种双站前视探地雷达快速时域成像方法，采用子孔径和子图像处理技术，在保持时域成像方法高精度的同时，降低时域成像方法的运算量，从而提高了成像处理的效率，进而实现了对低频BCSAR的快速高精度成像处理，获得高质量的聚焦BCSAR图像。
为达到上述技术效果，本申请的总体思路如下：
一种双站前视探地雷达快速时域成像方法，该方法包括以下步骤：
S1、按照预设划分规则将根据运动雷达和静止雷达获得的合成孔径划分为多级子孔径层，每一级子孔径层的子孔径均包括至少两个上一级子孔径层的子孔径；
S2、根据划分后获得的第一级子孔径层，计算获得第一级子孔径层对应的子图像；
S3、根据各级子孔径层之间的对应关系以及第一级子孔径层对应的子图像，进行循环递归计算，获得各级子孔径层对应的子图像；
S4、根据各级子孔径层对应的子图像，计算获得全孔径最终图像；其中，
第一级子孔径层包括多个子孔径；
第一级子孔径层的各子孔径分别包括对应的发射雷达的子孔径和静止雷达的子孔径。
以下结合附图对本申请的实施例作进一步详细说明。
实施例一
参见图1～6所示，本申请实施例提供一种双站前视探地雷达快速时域成像方法，该方法包括以下步骤：
S1、按照预设划分规则将根据运动雷达和静止雷达获得的合成孔径划分为多级子孔径层，每一级子孔径层的子孔径均包括至少两个上一级子孔径层的子孔径；
S2、根据划分后获得的第一级子孔径层，计算获得第一级子孔径层对应的子图像；
S3、根据各级子孔径层之间的对应关系以及第一级子孔径层对应的子图像，进行循环递归计算，获得各级子孔径层对应的子图像；
S4、根据各级子孔径层对应的子图像，计算获得全孔径最终图像；其中，
第一级子孔径层包括多个子孔径；
第一级子孔径层的各子孔径分别包括对应的发射雷达的子孔径和静止雷达的子孔径。
具体的，各下一级子孔径层的子孔径与上一级子孔径层的子孔径的数量对应关系相同；
同样，各级子孔径层的各子孔径分别包括对应的发射雷达的子孔径和静止雷达的子孔径。
本申请实施例，采用子孔径和子图像处理技术，在保持时域成像方法高精度的同时，降低时域成像方法的运算量，从而提高了成像处理的效率，进而实现了对低频BCSAR的快速高精度成像处理，获得高质量的聚焦BCSAR图像。
需要说明的是，双站前视探地雷达的已知低频宽带BFSAR发射信号中心频率为fc，带宽为B，距离分辨率为ρx，方位分辨率为ρy。
假设笛卡尔坐标系原点为成像场景中心，成像场景中任意目标P的位置为rP＝(xP，yP，0)，运动雷达沿着平行Y轴的直线lT运动，其速度为VT和高度为zT，静止雷达沿着直线lR运动，其速度为VR和高度为zR，Ω为运动雷达轨迹和静止雷达轨迹的夹角。慢时间η时刻，运动雷达和静止雷达的坐标分别为rT(η)＝(0，yT(η)，zT)和rR(η)＝(xR(η)，yR(η)，zR)。运动雷达工作于前视聚束模式，静止雷达工作于侧视聚束模式。设P为成像场景中任意目标，其坐标为rP。η时刻，运动雷达和静止雷达到目标的P的距离分别为RT(η，rP)和RR(η，rP)，因此运动雷达和静止雷达到点目标P的距离之和为：
R(η，rP)＝RT(η，rP)+RR(η，rP)＝|rP-rT(η)|+|rP-rR(η)|；
设雷达发射的基带信号为p(τ)，则低频宽带BFSAR目标P的回波信号，经正交解调和距离压缩后为：
Figure BDA0002743637190000101
其中，τ为快时间，σP为目标P的散射系数，prc(·)为距离压缩信号包络，c0为光速。
设运动雷达和静止雷达合成孔径的孔径点数均为L，将其因式分解为K级，每次合并的子孔径数为l，则L＝lK。
具体的，预设划分规则包括：
运动雷达和静止雷达的合成孔径的孔径点数为L个，多级子孔径层的级数为K，每一级子孔径层均包括l个上一级子孔径层的子孔径；
第一级子孔径层包括
Figure BDA0002743637190000102
个子孔径，各第一级子孔径层的子孔径包括l个孔径点数；
第k级子孔径层包括
Figure BDA0002743637190000103
个子孔径，各第k级子孔径层的子孔径包括l个第k-1级子孔径层的子孔径；其中，
L＝lk。
具体的，根据划分后获得的第一级子孔径层，计算获得第一级子孔径层对应的子图像中，具体包括以下步骤：
生成第一级子孔径层的各子孔径的子图像网格；
将第一级子孔径层的各子孔径对应的距离压缩回波信号后向投影到第一级子孔径层的各子孔径对应的子图像网格，相干叠加生成第一级子孔径层的各子孔径对应的子图像。
具体的，将发射机和接收机的合成孔径划分为
Figure BDA0002743637190000111
个子孔径，每个子孔径包含l个孔径点数，对于第一级子孔径层的第n个子孔径，
Figure BDA0002743637190000112
Figure BDA0002743637190000113
第一级子孔径层的第n个子孔径对应的子图像网格为
Figure BDA0002743637190000114
该子图像网格的网格原点为第一级子孔径层的第n个发射机和接收机的子孔径中心之间连线的中点；
极距
Figure BDA0002743637190000115
为网格原点到任意场景点(x，y，0)的距离，极角
Figure BDA0002743637190000116
为极距
Figure BDA0002743637190000117
与网格原点到任意场景点的连线之间的夹角，
Figure BDA0002743637190000118
其中，
Figure BDA0002743637190000119
为第一级子孔径层的第n个子孔径的中心对应的慢时间，
Figure BDA00027436371900001110
为第一级子孔径层的第n个子孔径进行后向投影时所对应椭球的短半轴。
另外，第一级子孔径层的第n个子孔径对应的子图像网格的极距采样间隔
Figure BDA00027436371900001111
和极角采样间隔
Figure BDA00027436371900001112
分别为：
Figure BDA00027436371900001113
其中，
Figure BDA0002743637190000121
Figure BDA0002743637190000122
和
Figure BDA0002743637190000123
分别为第一级子孔径层的第n个子孔径对应的运动雷达和静止雷达子孔径的长度。
而后，将第一级子孔径层的各子孔径对应的距离压缩回波信号后向投影到第一级子孔径层的各子孔径的初始子图像网格
Figure BDA0002743637190000124
相干叠加生成第一级子孔径层的各子孔径对应的子图像，第一级子孔径层的各子孔径对应的子图像为：
Figure BDA0002743637190000125
Figure BDA0002743637190000126
其中，
src(·)为距离压缩回波信号，
Figure BDA0002743637190000127
为第一级子孔径层的第n个子孔径所对应的积累时间，
Figure BDA0002743637190000128
为运动雷达和静止雷达到第一级子孔径层的第n个子图像网格
Figure BDA0002743637190000129
的距离之和。
具体的，根据各级子孔径层之间的对应关系以及第一级子孔径层对应的子图像，进行循环递归计算，获得各级子孔径层对应的子图像中，具体包括以下步骤：
生成各级子孔径层的各子孔径的子图像网格；
将各级子孔径层的各子孔径对应的距离压缩回波信号后向投影到各级子孔径层的各子孔径对应的子图像网格，相干叠加生成各级子孔径层的各子孔径对应的子图像。
具体的，在进行第k级子孔径层的处理时，每l个第k-1级子孔径合并成一个第k级子孔径，对于第k级第q个子孔径，
Figure BDA00027436371900001210
第k级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像网格为
Figure BDA00027436371900001211
Figure BDA00027436371900001212
其中
第k级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像网格的网格原点为第k级子孔径层的第q个子孔径对应的运动雷达和静止雷达子孔径中心之间连线的中点；
极距
Figure BDA0002743637190000131
为网格原点到任意场景点(x，y，0)的距离；
极角
Figure BDA0002743637190000132
为极距
Figure BDA0002743637190000133
与网格原点到任意场景点的连线之间的夹角；
Figure BDA0002743637190000134
为第k级子孔径层的第q个子孔径的中心对应的慢时间，
Figure BDA0002743637190000135
为第k级子孔径层的第q个子孔径进行后向投影时所对应椭球的短半轴。
而k级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像网格的极距采样间隔
Figure BDA0002743637190000136
和极角采样间隔
Figure BDA0002743637190000137
分别为：
Figure BDA0002743637190000138
其中，
Figure BDA0002743637190000139
Figure BDA00027436371900001310
和
Figure BDA00027436371900001311
分别为第k级子孔径层的第q个子孔径对应的运动雷达和静止雷达子孔径的长度。
进而，将l个第k-1级子孔径层对应的子图像插值到第k级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像网格为
Figure BDA00027436371900001312
相干叠加生成第k级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像；
第k级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像为
Figure BDA00027436371900001313
Figure BDA00027436371900001314
其中，
Figure BDA00027436371900001315
为第k级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像，
Figure BDA00027436371900001316
为第k-1级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像，
Figure BDA00027436371900001317
Figure BDA00027436371900001318
为第k-1级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像网格中与第k级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像网格
Figure BDA00027436371900001319
相对应的位置。
具体的，根据各级子孔径层对应的子图像，计算获得全孔径最终图像中，具体包括以下步骤：
将l个第k-1级子孔径层的子孔径合并成一个第k级子孔径层的子孔径；
生成第k级子孔径层的图像网格(x，y)；
将l个第k-1级子孔径层的子图像插值到第k级子孔径层的图像网格(x，y)，相干叠加生成全孔径最终图像。
具体的，第k级处理时，将l个第k-1级子孔径合并成一个第k级全孔径在成像场景生成第k级子孔径层的图像网格(x，y)，
第k级子孔径层的图像网格的距离采样间隔Δx和方位采样间隔Δy分别为：
Figure BDA0002743637190000141
其中，
ρx为第k级子孔径层的图像网格的高度，ρy为第k级子孔径层的图像网格的宽度。
具体的，将l个第k-1级子孔径层的子图像插值到第k级子孔径层的图像网格(x，y)，最后相干叠加生成全孔径最终图像，即第k级低频宽带BFSAR图像；
全孔径最终图像的生成公式为：
Figure BDA0002743637190000142
其中，
I(x，y，0)为全孔径最终图像，即全分辨率低频宽带BFSAR图像；
Figure BDA0002743637190000143
为第k-1级子孔径层的第m个子图像，m＝1，2，…，l；
Figure BDA0002743637190000144
为第k-1级子孔径层的第m个子图像网格中与第k子孔径层的图像网格(x，y，0)相对应的位置。
本申请实施例通过仿真实验进行了验证，理论分析和仿真实验结果证明了本发明的有效性。
在仿真实验中，本申请实施例中系统仿真参数如图2所示，本申请实施例中仿真场景目标分布如图3所示；
仿真场景设置及目标布置方式如下：仿真场景大小为100m×100m(距离向×方位向)，在成像场景内共设置了9个点目标，并依次编号为A～I，排点目标列成一个3行3列的阵列，其中点目标E位于成像场景中心。目标的距离向间距为40m，方位向间距为40m。
图4是时域BPA获得的成像结果，其中水平方向为方位向(单位：米)，垂直方向为距离向(单位：米)；
图4(a)为整个仿真场景的成像结果，图4(b)为场景中心点目标E的放大图。
由图4可知，仿真场景中所有点目标均实现了良好的聚焦，因此时域BPA能够实现低频宽带双站前视探地雷达的精确成像处理。但是，时域BPA计算量较大，从而成像效率比较低。
图5是本申请实施例获得的成像结果；
其中水平方向为方位向(单位：米)，垂直方向为距离向(单位：米)；
图5(a)为整个仿真场景的成像结果，图5(b)为场景中心点目标E的放大图；
由图5可知，仿真场景中所有点目标均实现了良好的聚焦，且其聚焦效果与图4非常接近，因此本申请实施例也能够实现低频宽带双站前视探地雷达的精确成像处理。
图6计算点目标E的测量参数(分辨率，峰旁瓣比(PSLR)和积分旁瓣比(ISLR))，从图6中可知，时域BPA和本申请实施例获得点目标E的测量参数几乎相同，达到预期的效果。
因此，本申请实施例获得的点目标的聚焦性能与时域BPA获得的点目标的聚焦性能十分接近。
为证明本申请实施例的成像效率，在相同的仿真条件下测量了时域BPA和本申请实施例的运算时间，时域BPA和本申请实施例的运算时间分别是128.1s和11.2s。
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种双站前视探地雷达快速时域成像方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
按照预设划分规则将根据运动雷达和静止雷达获得的合成孔径划分为多级子孔径层，每一级子孔径层的子孔径均包括至少两个上一级子孔径层的子孔径；
根据划分后获得的第一级子孔径层，计算获得所述第一级子孔径层对应的子图像；
根据各级子孔径层之间的对应关系以及所述第一级子孔径层对应的子图像，进行循环递归计算，获得各级子孔径层对应的子图像；
根据各级子孔径层对应的子图像，计算获得全孔径最终图像；其中，
所述第一级子孔径层包括多个子孔径。
2.如权利要求1所述的双站前视探地雷达快速时域成像方法，其特征在于：
各下一级子孔径层的子孔径与上一级子孔径层的子孔径的数量对应关系相同。
3.如权利要求1所述的双站前视探地雷达快速时域成像方法，其特征在于，所述预设划分规则包括：
运动雷达和静止雷达的合成孔径的孔径点数为L个，所述多级子孔径层的级数为K，每一级子孔径层均包括l个上一级子孔径层的子孔径；
第一级子孔径层包括
Figure FDA0002743637180000011
个子孔径，各所述第一级子孔径层的所述子孔径包括l个孔径点数；
第k级子孔径层包括
Figure FDA0002743637180000012
个子孔径，各所述第k级子孔径层的子孔径包括l个第k-1级子孔径层的所述子孔径；其中，
L＝lk。
4.如权利要求3所述的双站前视探地雷达快速时域成像方法，其特征在于，所述根据划分后获得的第一级子孔径层，计算获得所述第一级子孔径层对应的子图像中，具体包括以下步骤：
生成第一级子孔径层的各子孔径的子图像网格；
将第一级子孔径层的各子孔径对应的距离压缩回波信号后向投影到第一级子孔径层的各子孔径对应的子图像网格，相干叠加生成第一级子孔径层的各子孔径对应的子图像。
5.如权利要求4所述的双站前视探地雷达快速时域成像方法，其特征在于：
第一级子孔径层的第n个子孔径对应的子图像网格为
Figure FDA0002743637180000021
Figure FDA0002743637180000022
第一级子孔径层的第n个子孔径对应的子图像网格的极距采样间隔
Figure FDA0002743637180000023
和极角采样间隔
Figure FDA0002743637180000024
分别为：
Figure FDA0002743637180000025
第一级子孔径层的各子孔径对应的子图像为：
Figure FDA0002743637180000026
其中，
所述子图像网格的网格原点为对应的子孔径的中心；
极距
Figure FDA0002743637180000027
为网格原点到任意场景点(x,y,0)的距离，极角
Figure FDA0002743637180000028
为极距
Figure FDA0002743637180000029
与网格原点到任意场景点的连线之间的夹角；
Figure FDA00027436371800000210
为第一级子孔径层的第n个子孔径的中心对应的慢时间，
Figure FDA00027436371800000211
为第一级子孔径层的第n个子孔径进行后向投影时所对应椭球的短半轴；
Figure FDA00027436371800000212
Figure FDA00027436371800000213
和
Figure FDA00027436371800000214
分别为第一级子孔径层的第n个子孔径对应的运动雷达和静止雷达子孔径的长度；
src(·)为距离压缩回波信号，
Figure FDA0002743637180000031
为第一级子孔径层的第n个子孔径所对应的积累时间，
Figure FDA0002743637180000032
为运动雷达和静止雷达到第一级子孔径层的第n个子图像网格
Figure FDA0002743637180000033
的距离之和。
6.如权利要求3所述的双站前视探地雷达快速时域成像方法，其特征在于，所述根据各级子孔径层之间的对应关系以及所述第一级子孔径层对应的子图像，进行循环递归计算，获得各级子孔径层对应的子图像中，具体包括以下步骤：
生成各级子孔径层的各子孔径的子图像网格；
将各级子孔径层的各子孔径对应的距离压缩回波信号后向投影到各级子孔径层的各子孔径对应的子图像网格，相干叠加生成各级子孔径层的各子孔径对应的子图像。
7.如权利要求6所述的双站前视探地雷达快速时域成像方法，其特征在于：
第k级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像网格为
Figure FDA0002743637180000034
Figure FDA0002743637180000035
第k级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像网格的极距采样间隔
Figure FDA0002743637180000036
和极角采样间隔
Figure FDA0002743637180000037
分别为:
Figure FDA0002743637180000038
第k级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像为
Figure FDA0002743637180000039
Figure FDA00027436371800000310
其中，第k级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像网格的网格原点为第k级子孔径层的第q个子孔径对应的运动雷达和静止雷达子孔径中心之间连线的中点；
极距
Figure FDA0002743637180000041
为网格原点到任意场景点(x,y,0)的距离；
极角
Figure FDA0002743637180000042
为极距
Figure FDA0002743637180000043
与网格原点到任意场景点的连线之间的夹角；
Figure FDA0002743637180000044
为第k级子孔径层的第q个子孔径的中心对应的慢时间，
Figure FDA0002743637180000045
为第k级子孔径层的第q个子孔径进行后向投影时所对应椭球的短半轴；
Figure FDA0002743637180000046
Figure FDA0002743637180000047
和
Figure FDA0002743637180000048
分别为第k级子孔径层的第q个子孔径对应的运动雷达和静止雷达子孔径的长度；
Figure FDA0002743637180000049
为第k级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像，
Figure FDA00027436371800000410
为第k-1级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像，
Figure FDA00027436371800000411
Figure FDA00027436371800000412
为第k-1级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像网格中与第k级子孔径层的第q个子孔径对应的子图像网格
Figure FDA00027436371800000413
相对应的位置。
8.如权利要求3所述的双站前视探地雷达快速时域成像方法，其特征在于，所述根据各级子孔径层对应的子图像，计算获得全孔径最终图像中，具体包括以下步骤：
将l个第k-1级子孔径层的子孔径合并成一个第k级子孔径层的子孔径；
生成第k级子孔径层的图像网格(x,y)；
将l个第k-1级子孔径层的子图像插值到第k级子孔径层的图像网格(x,y)，相干叠加生成全孔径最终图像。
9.如权利要求8所述的双站前视探地雷达快速时域成像方法，其特征在于，第k级子孔径层的图像网格的距离采样间隔Δx和方位采样间隔Δy分别为：
Figure FDA0002743637180000051
其中，
ρx为第k级子孔径层的图像网格的高度，ρy为第k级子孔径层的图像网格的宽度。
10.如权利要求8所述的双站前视探地雷达快速时域成像方法，其特征在于，所述全孔径最终图像的生成公式为：
Figure FDA0002743637180000052
其中，
I(x,y,0)为全孔径最终图像；
Figure FDA0002743637180000053
为第k-1级子孔径层的第m个子图像，m＝1,2,…,l；
Figure FDA0002743637180000054
为第k-1级子孔径层的第m个子图像网格中与第k子孔径层的图像网格(x,y,0)相对应的位置。
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