CN113109813A - 一种基于迭代近端投影的二维欠采样合成孔径雷达成像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于迭代近端投影的二维欠采样合成孔径雷达成像方法，包括以下步骤：S1、雷达发射信号并接收对应的回波信号，设定雷达成像的分辨率为P，雷达平台运行的速度为为V，雷达平台到成像场景的距离为R，确定雷达成像所需的运动距离为L，雷达在每个慢时间对回波信号进行采样，得到大小为N×M回波数据块，大小为N×M回波数据块形成一幅分辨率为P的合成孔径雷达图像，本发明所述的一种基于迭代近端投影的二维欠采样合成孔径雷达成像方法，采用迭代融合子孔径的时域成像方法，充分发挥了时域成像的成像效率，且能够在实孔径雷达图像域进行，雷达数据合成不受单个雷达指向波束条件约束，有利于提升雷达的方位角分辨率。

Description

一种基于迭代近端投影的二维欠采样合成孔径雷达成像方法
技术领域
本发明涉及合成孔径雷达成像成像领域，特别涉及一种基于迭代近端投影的二维欠采样合成孔径雷达成像方法。
背景技术
合成孔径雷达(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，利用雷达与目标的相对运动把尺寸较小的真实天线孔径用数据处理的方法合成一较大的等效天线孔径的雷达，也称综合孔径雷达，合成孔径雷达的特点是分辨率高，能全天候工作，能有效地识别伪装和穿透掩盖物，所得到的高方位分辨力相当于一个大孔径天线所能提供的方位分辨力，合成孔径雷达技术已经比较成熟，各国都建立了自己的合成孔径雷达发展计划，各种新型体制合成孔径雷达应运而生，在民用与军用领域发挥重要作用，本方案具体涉及一种基于迭代近端投影的二维欠采样合成孔径雷达成像方法；但是现有的基于迭代近端投影的二维欠采样合成孔径雷达成像方法在使用时存在着一定的不足之处有待改善，没有采用迭代融合子孔径进行时域成像，成像效率较低，不能够在实孔径雷达图像域进行，雷达数据合成受单个雷达指向波束条件约束，不利于提升雷达的方位角分辨率。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于迭代近端投影的二维欠采样合成孔径雷达成像方法，可以有效解决背景技术提出的没有采用迭代融合子孔径进行时域成像，成像效率较低，不能够在实孔径雷达图像域进行，雷达数据合成受单个雷达指向波束条件约束，不利于提升雷达的方位角分辨率的技术问题。
为实现上述目的，发明采取的技术方案为：
一种基于迭代近端投影的二维欠采样合成孔径雷达成像方法，包括以下步骤：
S1、雷达发射信号并接收对应的回波信号，设定雷达成像的分辨率为P，雷达平台运行的速度为为V，雷达平台到成像场景的距离为R，确定雷达成像所需的运动距离为L；
S2、雷达在每个慢时间对回波信号进行采样，得到大小为N×M回波数据块，N＝L×Fa/v，大小为N×M回波数据块形成一幅分辨率为P的合成孔径雷达图像；
S3、对大小为N×M回波数据块进行脉冲压缩，得到脉冲压缩后的回波数据，将脉冲压缩后的回波信号划分为K(0)个子孔径数据块，每个子孔径数据块方位采样点数NT＝N/K(0)；
S4、对K(0)个子孔径数据块进行成像，得到K(0)个子图像，并对K(0)个子图像进行迭代融合，得到融合后的合成孔径雷达图像；
S5、雷达新接收到新的回波数据块，对新的回波数块进行脉冲压缩，得到新的回波数据，将新的回波数据划分为方位向采样点数为NS的T个子孔径数据块；
S6、对T个子孔径数据块进行成像，并对成像进行迭代融合得到新的合成孔径雷达图像，重复脉冲压缩和迭代融合，得到多幅合成孔径雷达图像，多幅多幅合成孔径雷达图像形成视频成像；
S7、对得到的脉冲压缩的雷达数据通过传递函数去除RVP相位，移除RVP 相位后，雷达回波数据通过逆快速傅里叶变换转换到时域，利用时域加窗函数来抑制距离脉冲压缩信号的旁瓣，采用后向投影处理算法对目标区域打网格处理，针对每个网格进行雷达回波数据相之前对不同角度观测的雷达回波数据进行相位校正，得到最优的分辨率。
作为发明的进一步方案，所述步骤S1中确定雷达成像所需的运动距离
Figure BDA0003085767300000031
其中λ为雷达发射信号的波长。
作为发明的进一步方案，所述步骤S2中Fa＝ka×2v/Da，其中ka为采样率， Da为雷达方位向孔径长度。
作为发明的进一步方案，所述步骤S4中融合前两个子图像的子孔径中心关于融合后的子图像的子孔径中心对称。
作为发明的进一步方案，所述步骤S7中包括时域加窗函数为
Figure BDA0003085767300000032
在选择指定网格雷达回波数据时，需要进行雷达回波数据的二维插值或者升采样处理来精确完成距离徙动校正处理。
与现有技术相比，发明具有如下有益效果：采用迭代融合子孔径的时域成像方法，充分发挥了时域成像的成像效率，且能够实现在实孔径雷达图像域进行，而且雷达数据合成不受单个雷达指向波束条件约束，有利于提升雷达的方位角分辨率。
附图说明
图1为本发明一种基于迭代近端投影的二维欠采样合成孔径雷达成像方法的成像方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述发明。
如图1所示，一种基于迭代近端投影的二维欠采样合成孔径雷达成像方法，包括以下步骤：
S1、雷达发射信号并接收对应的回波信号，设定雷达成像的分辨率为P，雷达平台运行的速度为为V，雷达平台到成像场景的距离为R，确定雷达成像所需的运动距离为L；
S2、雷达在每个慢时间对回波信号进行采样，得到大小为N×M回波数据块，N＝L×Fa/v，大小为N×M回波数据块形成一幅分辨率为P的合成孔径雷达图像；
S3、对大小为N×M回波数据块进行脉冲压缩，得到脉冲压缩后的回波数据，将脉冲压缩后的回波信号划分为K(0)个子孔径数据块，每个子孔径数据块方位采样点数NT＝N/K(0)；
S4、对K(0)个子孔径数据块进行成像，得到K(0)个子图像，并对K(0)个子图像进行迭代融合，得到融合后的合成孔径雷达图像；
S5、雷达新接收到新的回波数据块，对新的回波数块进行脉冲压缩，得到新的回波数据，将新的回波数据划分为方位向采样点数为NS的T个子孔径数据块；
S6、对T个子孔径数据块进行成像，并对成像进行迭代融合得到新的合成孔径雷达图像，重复脉冲压缩和迭代融合，得到多幅合成孔径雷达图像，多幅多幅合成孔径雷达图像形成视频成像；
S7、对得到的脉冲压缩的雷达数据通过传递函数去除RVP相位，移除RVP 相位后，雷达回波数据通过逆快速傅里叶变换转换到时域，利用时域加窗函数来抑制距离脉冲压缩信号的旁瓣，采用后向投影处理算法对目标区域打网格处理，针对每个网格进行雷达回波数据相之前对不同角度观测的雷达回波数据进行相位校正，得到最优的分辨率；
步骤S1中确定雷达成像所需的运动距离
Figure BDA0003085767300000041
其中λ为雷达发射信号的波长。
步骤S2中Fa＝ka×2v/Da，其中ka为采样率，Da为雷达方位向孔径长度。
步骤S4中融合前两个子图像的子孔径中心关于融合后的子图像的子孔径中心对称。
步骤S7中包括时域加窗函数为
Figure BDA0003085767300000051
在选择指定网格雷达回波数据时，需要进行雷达回波数据的二维插值或者升采样处理来精确完成距离徙动校正处理。
以上显示和描述了发明的基本原理和主要特征和发明的优点。本行业的技术人员应该了解，发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明发明的原理，在不脱离发明精神和范围的前提下，发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的发明范围内。发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种基于迭代近端投影的二维欠采样合成孔径雷达成像方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、雷达发射信号并接收对应的回波信号，设定雷达成像的分辨率为P，雷达平台运行的速度为为V，雷达平台到成像场景的距离为R，确定雷达成像所需的运动距离为L；
S2、雷达在每个慢时间对回波信号进行采样，得到大小为N×M回波数据块，N＝L×Fa/v，大小为N×M回波数据块形成一幅分辨率为P的合成孔径雷达图像；
S3、对大小为N×M回波数据块进行脉冲压缩，得到脉冲压缩后的回波数据，将脉冲压缩后的回波信号划分为K(0)个子孔径数据块，每个子孔径数据块方位采样点数NT＝N/K(0)；
S4、对K(0)个子孔径数据块进行成像，得到K(0)个子图像，并对K(0)个子图像进行迭代融合，得到融合后的合成孔径雷达图像；
S5、雷达新接收到新的回波数据块，对新的回波数块进行脉冲压缩，得到新的回波数据，将新的回波数据划分为方位向采样点数为NS的T个子孔径数据块；
S6、对T个子孔径数据块进行成像，并对成像进行迭代融合得到新的合成孔径雷达图像，重复脉冲压缩和迭代融合，得到多幅合成孔径雷达图像，多幅多幅合成孔径雷达图像形成视频成像；
S7、对得到的脉冲压缩的雷达数据通过传递函数去除RVP相位，移除RVP相位后，雷达回波数据通过逆快速傅里叶变换转换到时域，利用时域加窗函数来抑制距离脉冲压缩信号的旁瓣，采用后向投影处理算法对目标区域打网格处理，针对每个网格进行雷达回波数据相之前对不同角度观测的雷达回波数据进行相位校正，得到最优的分辨率。
2.根据权利要求1所述的一种基于迭代近端投影的二维欠采样合成孔径雷达成像方法，其特征在于：所述步骤S1中确定雷达成像所需的运动距离
Figure FDA0003085767290000021
其中λ为雷达发射信号的波长。
3.根据权利要求1所述的一种基于迭代近端投影的二维欠采样合成孔径雷达成像方法，其特征在于：所述步骤S2中Fa＝ka×2v/Da，其中ka为采样率，Da为雷达方位向孔径长度。
4.根据权利要求1所述的一种基于迭代近端投影的二维欠采样合成孔径雷达成像方法，其特征在于：所述步骤S4中融合前两个子图像的子孔径中心关于融合后的子图像的子孔径中心对称。
5.根据权利要求4所述的一种基于迭代近端投影的二维欠采样合成孔径雷达成像方法，其特征在于：所述步骤S7中包括时域加窗函数为
Figure FDA0003085767290000022
在选择指定网格雷达回波数据时，需要进行雷达回波数据的二维插值或者升采样处理来精确完成距离徙动校正处理。
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