CN113189547A - 一种基于合成带宽频率变标的sar成像的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明一种基于合成带宽频率变标的SAR成像的方法及系统，涉及微波成像探测领域。本发明通过基带频域合成技术，向一个重频区域内发射多个窄带线性调频信号，并将重频区域返回的窄带目标回波信号按照基带复信号序列合成宽带回波信号，在不增加固有微波发射端硬件结构的成本基础上，得到宽带回波信号；在不采用运动补偿算法的前提下，通过频率变标波数域成像处理算法来解决了大斜视角下的距离弯曲空变以及距离方位耦合问题，降低了系统的复杂度和响应延迟；本发明还通过频率变标技术，在距离弯曲空变校正上，采用FFT操作和相位函数复数乘法进行弯曲校正，避免了RD算法和PFA算法的插值操作，节省了运算量，能运用于一些实时性要求较高的应用场景。

Description

一种基于合成带宽频率变标的SAR成像的方法及系统

技术领域

本发明涉及微波成像探测领域，尤其涉及一种基于合成带宽频率变标的SAR成像的方法及系统。

背景技术

随着微波探测技术的不断发展，不同形式的成像技术也不断地涌现出来，其中最为耀眼的当属SAR技术。

1978年，美国宇航局NASA发射了全世界第一颗星载SAR卫星：SEASAT卫星；SEASAT卫星的发射宣告了SAR技术的重要性，并向全世界展示了SAR获得高清晰度地表图像的能力，从此以后，SAR变成为了现代微波探测领域及其重要的一环。

SAR(Synthetic Aperture Radar)，即合成孔径雷达，是一种主动式的对地观测系统，可安装在飞机、卫星、宇宙飞船等平台上，并能实现全天时、全天候对地观测的能力、且具备一定的地表穿透能力，SAR之所以这么重要，主要是具备以下几个特点：

1.光学遥感能量来自于太阳，因此不能在夜晚工作，而采用SAR的雷达依靠于主动照射目标区域，信号源来自于自己，故能在黑夜中进行探测，并且以电磁波作为信号源可以几乎无失真地穿透水汽云层，因此在不同天气状况下，SAR依然能够正常运行；

2.SAR根据观察路径不同，可分为距离向和方位向，在距离向上的观察，可利用宽带信号脉冲压缩技术实现高分辨成像，而在方位向时，则可通过载体平台相对目标的运动，积累一定的观测积累角度，等效合成出超大尺寸的观测阵列天线，实现对目标方位的超分辨观测；通过距离向和方位向共同作用，可以实现对目标的二维高分辨观测，获得目标几何形状、运动状态等信息；

3.由于图像的分辨率与波长和雷达作用距离无关，通过选择合适的波长，还可以实现对地表遮蔽物的穿透，对光学区无法成像的目标进行高分辨成像，同时由于物质的光学散射能量与雷达电磁散射能量不同，因此雷达和光学传感器具有互补性，有时甚至具有比光学传感器更强的地表特征区分能力。

正是SAR所具有的这些特点，使得SAR在农业、土壤湿度、林业、地质、水文、洪水和海冰监测、海洋学、舰船和浮油探测、冰雪探测、地面森林覆盖测绘、全球高程测量、地球变化检测(如陆地沉陷、火山活动)等方面，具有重大的应用价值，同时在军事情报侦察、地面动目标检测、武器精确制导等方面也具有重要的应用价值。

中国研究SAR技术起步相对较晚，在1970年左右，国内中科院电子所开始了SAR技术研究，并在随后不久开发了属于我国的SAR卫星，目前我国比较著名的SAR系统有尖兵五号(遥感1号)SAR卫星、尖兵七号(遥感6号)、环境一号(由A、B两颗光学小卫星和一颗S波段的SAR小卫星)组成，机载方面应用于我国自主研发的空警-2000预警机的SAR系统，是我国具有代表性的SAR-GMTI系统。

虽然在军事方面，我国SAR技术取得了长足的进步，但是在民用SAR上，还是处于较为匮乏的状态。

民用SAR具备广泛的应用价值，2008年“5.12”地震时期，我国科学院电子所吴一戎院士便带领机载SAR团队，利用开发的机载SAR设备对地震地区进行了SAR成像探测，并获取了第一手的灾情信息，为后续救灾计划的指定提供了很好的信息支持。但是，SAR技术的民用化普及程度比起军用化SAR技术的发展，是远远不如的。

由于SAR技术的敏感性、技术台阶以及成本问题，现有的民用SAR系统也大多集中在星载SAR方面，如美国商业遥感公司ICEYE公司，国内“智星空间”科技有限公司，其主要产品也是星载SAR图像。但星载SAR由于卫星轨道特性，对特定区域访问时间是有窗口的，需要一定的重访时间，不能做到灵活的观测，且星载SAR经济成本非常的高，其产品价格相比光学图像，昂贵很多，这大大限制了民用SAR的广泛应用，本发明还可兼容脉冲窄带信号体制以及调频连续波体制，能够以相对较低的成本实现对目标的高分辨二维成像。

究其原因，可以将SAR民用化发展限制总结为一下几点：

1.由于SAR与光学遥感在在分辨率上还有一定距离，因此需要通过技术手段来对SAR图像的分辨率进行提升，而提升图像分辨率势必会造成硬件成本上升或者系统复杂度增加；

2.实现大范围斜视角工作需要大量的运算能力，而提高平台稳定性需要精确的运动补偿算法，这势必增加研发成本和硬件成本；

3.满足精度等要求的情况下，势必会增加算法的复杂度，从而导致系统的鲁棒性和实时性下降；

4.民用SAR需要考虑实际成本问题，费用不易高昂。

因此，有必要提供一种新的SAR成像的方法及系统来解决上述之一技术问题。

发明内容

为解决上述之一技术问题，本发明提出一种基于合成带宽频率变标的SAR成像的方法及系统。

本发明提供的一种基于合成带宽频率变标的SAR成像的系统，包括微波发射端、微波接收端和信号处理端。

作为更加具体的解决方案，所述微波发射端包括窄带前端、用于上变频的UDC电路、用于中频放大的中频放大电路、用于调频的混频器电路、用于进行高功率放大的HPA电路和发射天线；所述微波接收端包括接收天线、用于进行高增益低噪声放大的LNA电路、用于选频的混频器电路、用于中频放大的中频放大电路和用于下变频的DDC电路；所述信号处理端能对输入信号通过预设的程序方法进行数字化处理，并将处理后的信号以数字化结果进行展示。

作为更加具体的解决方案，所述窄带前端的输出端接在UDC电路输入端上，UDC电路的输出端与中频放大电路的输入端电性连接，混频器电路的输入端与中频放大电路的输出端电性连接，HPA电路的输入端接在混频器电路的输出端上，HPA电路的输出端通过发射天线进行信号输出。

作为更加具体的解决方案，所述接收天线接在LNA电路的输入端上，LNA电路的输出端与混频器电路的输入端电性连接，混频器的输出端接在中频放大电路的输入端上，中频放大电路的输出端与DDC电路的输入端连接，DDC电路的输出端与信号处理端电性连接。

一种基于合成带宽频率变标的SAR成像的方法，运用于上述的基于合成带宽频率变标的SAR成像的系统中，包括根据频率步进信号的进步频率控制微波发射端向重频区域发射窄带发射信号序列；接收重频区域反射回来的目标回波信号并转换成基带复信号序列；通过对基带复信号序列进行频域子带拼接得到宽带回波信号；通过对宽带回波信号进行上变频频载相位补偿得到将原始回波信号；将原始回波信号作为输入信号输入FSA高分辨成像系统进行成像处理，并得到高分辨率SAR图像。

作为更加具体的解决方案，获得的基带复信号序列需按照序列编号存储在不同分区；将基带复信号序列合成为宽带回波信号时，还需要进行多普勒相位补偿；进行频域子带拼接前，还需对基带复信号序列进行升采样和频谱搬移；频域子带拼接是通过滤波器组进行实现；在进行上变频频载相位补偿前，还需要对宽带回波信号进行傅里叶逆变换来得到时域的宽带回波信号。

作为更加具体的解决方案，通过窄带发射信号序列得到基带复信号序列需要进行如下步骤：

通过微波发射端产生窄带发射信号序列；

通过UDC电路将窄带发射信号序列进行上变频；

中频放大电路将上变频后的信号进行选频和中频信号放大，经过中频放大后，信号接入混频器；

混频器的可调本振频率根据频率步进信号的进步频率进行同步改变，并施加于输入信号上；

进过混频器变频后的信号通过HPA电路进行高功率放大，并通过发射天线将信号向重频区域进行广播；

广播后的窄带发射信号序列会被重频区域内的目标进行反射，通过接收天线目标回波信号；

将目标回波信号转入混频器进行选频，接收端混频器的可调本振同样根据频率步进信号的进步频率进行同步改变；

将选频后的信号通过中频放大电路进行放大；

通过DDC电路对放大后的信号进行下变频，从而得到基带复信号序列。

作为更加具体的解决方案，在通过基带复信号序列得到宽带回波信号时需要进行如下步骤：

将得到的基带复信号序列根据序列编号存储在不同分区；

对不同分区的基带复信号序列进行多普勒相位补偿；

通过傅里叶变换对基带复信号序列进行升采样；

根据分区编号，对基带复信号序列进行频谱搬移；

通过滤波器组对分区编号不同的基带复信号序列进行频域子带拼接，并得到宽带回波信号；

对宽带回波信号进行傅里叶逆变换来得到时域的宽带回波信号。

作为更加具体的解决方案，将原始回波信号作为输入信号输入FSA高分辨成像系统进行成像处理时需要进行如下步骤：

将参考信号与原始回波信号共轭相乘，得到解线频调信号；

对解线频调信号的残余相位进行卷积化；

通过变量替换将解线频调信号卷积由距离时间域转化为距离波数域；

通过方位向傅里叶变换将距离波数域信号变换到二维波数域；

对二维波数域信号解析式进行FSA变标处理并得到变标回波信号；

对变标回波信号进行距离傅里叶逆变换，并将滤波器设置为傅里叶逆变的共轭；

通过在时域匹配进行匹配滤波消除式中的置斜处理项；

将去斜后的信号再进行傅里叶变换得到二维数域信号；

二维数域信号通过乘以参考相位函数来进行逆变标，并得到二维数域的逆变标信号；

逆变标信号通过乘以距离走动校正函数进行距离走动校正；

通过二次压缩参考函数对距离走动校正后的逆变标信号进行距离弯曲校正；

通过对距离弯曲校正后的逆变标信号进行距离向傅里叶变换得到距离向处理回波信号；

通过方位向匹配函数对进过距离向处理后的回波信号进行方位匹配压缩；

对经过匹配压缩后的回波信号进行方位傅里叶逆变换，并得到高分辨率回波信号。

作为更加具体的解决方案，所述窄带发射信号序列经过上变频、中频放大和混频器处理后得到发射窄带线性调频信号；多个发射窄带线性调频信号得到实际的发射信号，所述发射信号为：

其中，t为快时间，T_p0为窄带发射信号的脉宽，γ₁为窄带发射信号的调频率，f_c为系统中心频率，i为频率步进变量，N为频率步进数，Δf为频率步进间隔。

作为更加具体的解决方案，所述基带复信号序列表示为：

其中，t为快时间，T_p0为窄带发射信号的脉宽，γ₁为窄带发射信号的调频率，f_c为系统中心频率，i为频率步进变量，N为频率步进数，Δf为频率步进间隔，

σ为目标的散射系数，s(i，t，t_m)表示目标回波信号。

作为更加具体的解决方案，对不同分区的基带复信号序列进行多普勒相位补偿，补偿后的基带复信号序列为：

其中，σ为目标的散射系数，t为快时间，f_c为系统中心频率，

σ为目标的散射系数，T_p为合成宽带信号的脉宽，γ为合成宽带信号的调频率。

作为更加具体的解决方案，通过对参考信号与原始回波信号进行共轭相乘，得到解线频调信号，所述解线频调信号为：

其中，A为常数项，R_ref为参考距离，R_Δ＝R_t-R_ref，T_p为合成宽带信号的脉宽，t为快时间，f_c为系统中心频率，γ为合成宽带信号的调频率。

与相关技术相比较，本发明提供的用于一种基于合成带宽频率变标的SAR成像方法及系统具有如下有益效果：

1、本发明通过基带频域合成技术，向一个重频区域内发射多个窄带线性调频信号，并将重频区域返回的窄带目标回波信号按照基带复信号序列合成宽带回波信号，在不增加固有微波发射端硬件结构的成本基础上，得到宽带回波信号，提高了系统距离向分辨率；

2、本发明不采用运动补偿算法，而是通过频率变标波数域成像处理算法来解决了大斜视角下的距离弯曲空变以及距离方位耦合问题，使成像算法能适应较大的斜视角下的应用场景；降低了系统的复杂度和响应延迟，增强了系统的实用性；

3、本发明通过频率变标技术，在距离弯曲空变校正上，采用FFT操作和相位函数复数乘法进行弯曲校正，避免了RD算法和PFA算法的插值操作，大大节省了运算量，能运用于一些实时性要求较高的应用场景；

4、本发明还可兼容脉冲窄带信号体制以及调频连续波体制，能够以相对较低的成本实现对目标的高分辨二维成像。

附图说明

图1为本发明提供的窄带发射信号序列转化为基带复信号序列的较佳实施例系统示意图；

图2为本发明提供的基带复信号序列频域子带拼接的较佳实施例系统示意图；

图3为本发明提供的合成原始回波信号的较佳实施例系统示意图；

图4为本发明提供的FSA高分辨成像系统的较佳实施例系统示意图；

图5为本发明提供的较佳实施例运用场景图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

如图1至图5所示，本实施例提供的一种基于合成带宽频率变标的SAR成像方法及系统，为了控制成本，使SAR成像更好的适应民用需求，本实施在采用低成本窄带前端的前提下，通过基带频域合成技术将多个窄带信号合成为大带宽信号，来实现提高SAR成像分辨率的效果。这个过程可以视为：通过窄带前端发射的窄带发射信号序列来得到基带复信号序列，对基带复信号序列进行相位补偿，通过得到的基带复信号序列进行频域子带拼接并得到宽带回波信号。

通过窄带前端发射的窄带发射信号序列来得到基带复信号序列的过程中，我们需要制定宽带合成步进控制策略，通过宽带合成步进控制策略来控制可调本振频率以达到产生与进步频率关联的基带复信号序列的目的，由于进步策略会直接影响SAR成像的时间与分辨率，故需要在实际的场景需求中进行决定，制定好在制定好进步策略后，我们需要将窄带发射信号序列通过UDC电路进行上变频并将上变频后的信号送往中频放大电路，经中频放大电路处理后的窄带发射信号输入混频器，混频器的本振频率由进控制策略来进行控制，混频器的下一级是HPA电路，HPA电路将信号进行高功率放大以后进行发射；原始的发射窄带线性调频信号形式为：

其中，t为快时间，T_p0为窄带发射信号的脉宽，γ₁为窄带发射信号的调频率，f_c为系统中心频率。

但我们向重频区域发射不止一个个窄带线性调频信号，故实际的发射信号形式为：

其中，i为慢时间，也表示频率步进变量，N为频率步进数，每N个发射窄带信号合成一个宽带线性调频信号，Δf为频率步进间隔。

在发射信号在遇到目标以后，会反射回目标回波信号，由实际的发射信号形式，我们可以得知目标回波形式应为：

其中，

c表示光速，R(t_m)表示t_m时间回波信号所经历的距离；σ为目标的散射系数。

目标回波信号经由接收端进行接收，接收端到的目标回波信号通过LNA电路进行高增益低噪声放大后接入混频器，由于接收端的混频器本振频率同样根据宽带合成步进控制策略进行变化，故同步改变本振频率和滤波器并对目标回波信号进行滤波，经过滤波后的目标回波信号再接由DDC电路进行下变频从而得到基带复信号序列，基带复信号序列可表示为：

需要说明的是，由于发射端和采样端中的中频为均为固定频率，基带与中频之间的系统软硬件可以保持相对固定，因此可以到达节约成本和降低系统复杂度的效果。

作为本实施更进一步的解决方案，在得到基带复信号序列后，需对其进行进行多普勒补偿，以此来消除频率步进导致的多普勒变化，补偿后的基带复信号序列可表示为：

经过多普勒补偿后，我们需将基带复信号序列按照信号序列进行排列拼接，得到的宽带回波信号形式为：

其中，T_p为合成宽带信号的脉宽，γ为合成宽带信号的调频率。

将宽带回波信号在基带乘以上变频相位，就能得到原始回波信号，从而达到了通过窄带前端来获得宽带的回波信号的目的，原始回波信号的形式表示为：

在获得原始回波信号后，我们需要对其进行成像，本实施例采用一种FSA高分辨成像处理算法，该算法不要求信号在距离上是线性调频的，而是直接处理距离解线频调后的SAR数据，故能兼顾容脉冲窄带信号体制以及调频连续波体制两种体制，并能能以相对较低的成本实现对目标的高分辨二维成像。

作为本实施更进一步的解决方案，FSA算法是一种改进的线频调变标算法，故首先进行解线频调，解线频调利用LFM信号的特征，将时间固定、频率和调频率相同的LFM信号作为参考信号，将它和原始回波信号做差频处理的方式，也是一种脉冲压缩方式。

设参考距离为R_ref，则参考信号为：

差频处理，也就是将回波信号与参考信号的共轭相乘：

s_if(t,t_m)＝s_r(t,t_m)·s^* _ref(t,t_m)，

通过上式可以得到解线频调之后的信号为：

其中，R_Δ＝R_t-R_ref，可以看出在一个信号周期里，即距离差R_Δ为定值，则差频处理后的信号变成了单频信号，差频输出的信号频率为：

在得到解线频调之后的信号后，需要进行残余相位卷积化，以消除残余视频相位(RVP)：

解线频调残后的信号为：

其中，

X_a和X_ac分别为信号方位位置和孔径中心位置，τ为距离时间，R_ref为参考距离，新的距离时间下，是以参考距离为快时间零点。第一项和第三项为有用信息，分别用于距离分辨和方位分辨，第二项为剩余视频相位(RVP)，实际处理中需要消除。其中瞬时斜距为：

大时间带宽条件下，s(X_a,τ)可以表示为卷积形式：

作为本实施更进一步的解决方案，由于FSA算法需要在波数域进行，故需要通过变量替换将距离时间域转化为距离波数域：

K_R＝K_Rc+ΔK_R

则信号可以表示为：

需要说明的是：此处仅是变量替换，不改变原有信号的实际形式。

将信号变换到二维波数域需要对其进行方位向傅里叶变换，由于卷积符号后一项无方位向时间，因此在对方位向傅里叶变换时，可以作为一个常数，不参与积分变换，因此积分形式如下：

则信号二维波数域解析形式为：

包络函数为：

需要说明的是：此处的

是一种近似处理：

将近似项带入二维波数域解析式，得到：

在转换到二维波数域后，还需进行乘以变标函数来进行变标处理：

变标函数为：

变标后的回波信号S₁(K_X,ΔK_R)为：

其中，A₁＝A(K_X,αA_XΔK_R)。

作为本实施更进一步的解决方案，在进行完波数域转换和变标处理后，便可进行残余相位解卷积，而在距离波数域的卷积即是距离域的相乘，故对变标后的信号作距离逆傅里叶变换后，残余视频相位便可通过乘以距离参考函数来去除。

距离向H的形式：

对H(ΔK_R)进行逆傅里叶变换，推导过程如下：

故在时域匹配进行匹配滤波便为上式的共轭形式：

对信号继续进行距离向傅里叶变换，得到解卷积后的信号二维波数域形式，即为：

S₂(K_X,ΔK_R)＝A₁exp(jα(A_XR_ref-R_B)ΔK_R)

这时，二维波数域的信号形式即卷积符号前的形式，完成了解卷积。

作为本实施更进一步的解决方案，对比变标前后的信号形式可知变标操作引入了新的关于ΔK_R的二次相位误差，故在后续操作前应予以去除，在二维波数域乘以参考函数为：

二维波数域乘以上述相位函数，即进行逆变标的过程，逆变标后信号的二维波数域为：

S₃(K_X,ΔK_R)＝A₁exp(jα(A_XR_ref-R_B)ΔK_R)

下面进行校正距离走动：对距离走动进行校正，即在二维波数域乘以线性相位函数，距离走动校正函数为：

H_RMC(K_X,ΔK_R)＝exp(-jα(A_XR_ref-R_s)ΔK_R)

其中，R_s为天线与参考场景中心的最近距离。

完成距离走动校正后，再进行距离弯曲校正，即二次压缩，二次压缩参考函数为：

在完成距离向的全部处理后，需通过距离向傅里叶逆变换变回到距离时域。

由上述步骤可知，在距离向傅里叶变换之前的信号形式为：

S₄(K_X,ΔK_R)＝A₁exp(jK_RcR_ref)exp(-jα(R_B-R_s)ΔK_R)·exp(-jA_XK_RcR_B-jK_Xx₀)

对上式进行距离向傅里叶变换，可得到距离向处理后的信号回波为：

可见，距离上已经将目标点聚焦到了相应的目标位置，分布在参考距离的两侧，如果目标R_B＝R_s，那么就正好聚焦在参考位置处，故要将回波函数进行高分辨率成像仅需要进行方位向处理即可。

方位向匹配函数为：

H_AS(K_X,t)＝exp(jA_XK_RcR_B)

方位匹配压缩后的信号为：

对回波信号做方位傅里叶逆变换便可得到最后的回波图像为：

上述回波图像为二维矩阵图像；通过对上述回波图像对应像素点，便可得到高分辨率的SAR二维图像。

需要说明的是：本实施例采用低成本窄带前端，使用基带频域合成技术合成大带宽信号，并使用解线频调技术进行距离向压缩，在不增加带宽成本的前提下，提高系统距离向分辨率；距离向采用解线频调(Dechirp)处理，在足够大的带宽下，可实现厘米级的距离向分辨，同时方位上采用频率变标和波数域相结合的成像处理方式，可以实现对空变的距离徙动的精确校正，实现方位向能量的最大化聚焦，实现对目标的高分辨成像；采用频率变标波数域成像处理算法，有效解决了大斜视角下的距离弯曲空变以及距离方位耦合问题，使得成像算法能适应较大的斜视角下的应用场景；距离向采用解线频调(Dechirp)处理，可以适应非常大的信号带宽，可以以较低的采样率对距离向信号采样，大大降低处理数据量；由于采用频率变标技术，对距离弯曲空变校正上，采用FFT操作和相位函数复数乘法就完成了弯曲校正，避免了RD算法和PFA算法的插值操作，大大节省了运算量，整个成像处理算法数据量降低明显，可以应用到一些对实时性要求较高的应用场景；在系统带宽有效的情况下，结合带宽合成技术，可以在前端性能受限的情况下，实现高分辨成像探测；

本实施例给出的设计实现方案基于现有低成本脉冲体制雷达，不会增加多少成本，复杂的信号处理流程全部数字化实现，技术升级的风险和成本转移到了信号处理上，而实际中信号处理提升的成本是不大的，且数字化实现处理精度更高，相比传统的连续波体制，具有更多的优点。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于合成带宽频率变标的SAR成像的系统，其特征在于，包括微波发射端、微波接收端和信号处理端；

所述微波发射端包括窄带前端、用于上变频的UDC电路、用于中频放大的中频放大电路、用于调频的混频器电路、用于进行高功率放大的HPA电路和发射天线；

所述微波接收端包括接收天线、用于进行高增益低噪声放大的LNA电路、用于选频的混频器电路、用于中频放大的中频放大电路和用于下变频的DDC电路；

所述信号处理端能对输入信号通过预设的程序方法进行数字化处理，并将处理后的信号以数字化结果进行展示；

所述窄带前端的输出端接在UDC电路输入端上，UDC电路的输出端与中频放大电路的输入端电性连接，混频器电路的输入端与中频放大电路的输出端电性连接，HPA电路的输入端接在混频器电路的输出端上，HPA电路的输出端通过发射天线进行信号输出；

所述接收天线接在LNA电路的输入端上，LNA电路的输出端与混频器电路的输入端电性连接，混频器的输出端接在中频放大电路的输入端上，中频放大电路的输出端与DDC电路的输入端连接，DDC电路的输出端与信号处理端电性连接。

2.一种基于合成带宽频率变标的SAR成像的方法，运用于权利要求1所述的基于合成带宽频率变标的SAR成像的系统中，其特征在于，包括根据频率步进信号的进步频率控制微波发射端向重频区域发射窄带发射信号序列；接收重频区域反射回来的目标回波信号并转换成基带复信号序列；通过对基带复信号序列进行频域子带拼接得到宽带回波信号；通过对宽带回波信号进行上变频频载相位补偿得到将原始回波信号；将原始回波信号作为输入信号输入FSA高分辨成像系统进行成像处理，并得到高分辨率SAR图像。

3.根据权利要求2所述的一种基于合成带宽频率变标的SAR成像的方法，其特征在于，获得的基带复信号序列需按照序列编号存储在不同分区；将基带复信号序列合成为宽带回波信号时，还需要进行多普勒相位补偿；进行频域子带拼接前，还需对基带复信号序列进行升采样和频谱搬移；频域子带拼接是通过滤波器组进行实现；在进行上变频频载相位补偿前，还需要对宽带回波信号进行傅里叶逆变换来得到时域的宽带回波信号。

4.根据权利要求2所述的一种基于合成带宽频率变标的SAR成像的方法，其特征在于，通过窄带发射信号序列得到基带复信号序列需要进行如下步骤：

通过微波发射端产生窄带发射信号序列；

通过UDC电路将窄带发射信号序列进行上变频；

中频放大电路将上变频后的信号进行选频和中频信号放大，经过中频放大后，信号接入混频器；

混频器的可调本振频率根据频率步进信号的进步频率进行同步改变，并施加于输入信号上；

进过混频器变频后的信号通过HPA电路进行高功率放大，并通过发射天线将信号向重频区域进行广播；

广播后的窄带发射信号序列会被重频区域内的目标进行反射，通过接收天线目标回波信号；

将目标回波信号转入混频器进行选频，接收端混频器的可调本振同样根据频率步进信号的进步频率进行同步改变；

将选频后的信号通过中频放大电路进行放大；

通过DDC电路对放大后的信号进行下变频，从而得到基带复信号序列。

5.根据权利要求2所述的一种基于合成带宽频率变标的SAR成像的方法，其特征在于，在通过基带复信号序列得到宽带回波信号时需要进行如下步骤：

将得到的基带复信号序列根据序列编号存储在不同分区；

对不同分区的基带复信号序列进行多普勒相位补偿；

通过傅里叶变换对基带复信号序列进行升采样；

根据分区编号，对基带复信号序列进行频谱搬移；

通过滤波器组对分区编号不同的基带复信号序列进行频域子带拼接，并得到宽带回波信号；

对宽带回波信号进行傅里叶逆变换来得到时域的宽带回波信号。

6.根据权利要求2所述的一种基于合成带宽频率变标的SAR成像的方法，其特征在于，将原始回波信号作为输入信号输入FSA高分辨成像系统进行成像处理时需要进行如下步骤：

将参考信号与原始回波信号共轭相乘，得到解线频调信号；

对解线频调信号的残余相位进行卷积化；

通过变量替换将解线频调信号卷积由距离时间域转化为距离波数域；

通过方位向傅里叶变换将距离波数域信号变换到二维波数域；

对二维波数域信号解析式进行FSA变标处理并得到变标回波信号；

对变标回波信号进行距离傅里叶逆变换，并将滤波器设置为傅里叶逆变的共轭；

通过在时域匹配进行匹配滤波消除式中的置斜处理项；

将去斜后的信号再进行傅里叶变换得到二维数域信号；

二维数域信号通过乘以参考相位函数来进行逆变标，并得到二维数域的逆变标信号；

逆变标信号通过乘以距离走动校正函数进行距离走动校正；

通过二次压缩参考函数对距离走动校正后的逆变标信号进行距离弯曲校正；

通过对距离弯曲校正后的逆变标信号进行距离向傅里叶变换得到距离向处理回波信号；

通过方位向匹配函数对进过距离向处理后的回波信号进行方位匹配压缩；

对经过匹配压缩后的回波信号进行方位傅里叶逆变换，并得到高分辨率回波信号。

7.根据权利要求4所述的一种基于合成带宽频率变标的SAR成像的方法，其特征在于，所述窄带发射信号序列经过上变频、中频放大和混频器处理后得到发射窄带线性调频信号；多个发射窄带线性调频信号得到实际的发射信号，所述发射信号为：

其中，t为快时间，T_p0为窄带发射信号的脉宽，γ₁为窄带发射信号的调频率，f_c为系统中心频率，i为频率步进变量，N为频率步进数，Δf为频率步进间隔。

8.根据权利要求4所述的一种基于合成带宽频率变标的SAR成像的方法，其特征在于，所述基带复信号序列表示为：

其中，t为快时间，T_p0为窄带发射信号的脉宽，γ₁为窄带发射信号的调频率，f_c为系统中心频率，i为频率步进变量，N为频率步进数，Δf为频率步进间隔，

σ为目标的散射系数，s(i，t，t_m)表示目标回波信号。

9.根据权利要求5所述的一种基于合成带宽频率变标的SAR成像的方法，其特征在于，对不同分区的基带复信号序列进行多普勒相位补偿，补偿后的基带复信号序列为：

其中，σ为目标的散射系数，t为快时间，f_c为系统中心频率，

σ为目标的散射系数，T_p为合成宽带信号的脉宽，γ为合成宽带信号的调频率。

10.根据权利要求6所述的一种基于合成带宽频率变标的SAR成像的方法，其特征在于，通过对参考信号与原始回波信号进行共轭相乘，得到解线频调信号，所述解线频调信号为：

其中，A为常数项，R_ref为参考距离，R_Δ＝R_t-R_ref，T_p为合成宽带信号的脉宽，t为快时间，f_c为系统中心频率，γ为合成宽带信号的调频率。

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