一种用于SAR子孔径成像的方位模糊抑制方法

摘要

本发明提供了一种用于SAR子孔径成像的方位模糊抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：按照成像处理流程对原始回波数据进行距离向处理然后再沿方位向划分子孔径，其中对原始回波数据进行距离向处理具体为：进行距离向FFT；再进行距离压缩；进行距离向IFFT；去除脉冲持续时间点数；步骤2：数据处理完成后进行子孔径距离向处理，子孔径距离向处理的具体步骤为首先子孔径方位FFT；再进行数据两端进行补零，增加两端脉冲持续时间点数来实现扩展子孔径长度；进行距离向FFT；进行距离向逆压缩、三次相位滤波，参考点相位补偿；进行距离向IFFT；进行Chirp Scaling运算。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于SAR子孔径成像的方位模糊抑制方法，属于SAR成像技术领域。

背景技术

在子孔径成像处理中，方位信号的频谱主要表现为二次相位项，包括决定方位分辨率的多普勒信号，与距离迁徙项相关的二次项。方位模糊是由与距离迁徙项相关的二次项引起的。距离迁徙校正(RCMC)的参考函数沿方位向表现为线性调频信号，并且带宽小于PRF，在方位频域，信号不满足采样定理的要求，校正参考函数将会出现混叠，这将导致方位模糊的出现。方位模糊位置与目标真实位置之间的距离为子孔径长度。

关于方位模糊的抑制，存在两种方法，一种是消除距离迁徙校正参考函数的混叠，这种方法可以通过增加子孔径信号的长度来完成；由于在全孔径处理时，距离迁徙校正参考函数带宽仍然小于多普勒带宽，因此这种方法无法达到对方位模糊完全抑制的目的。另一种是采用子孔径重叠的方法进行方位模糊抑制，然而这种方法会使得成像处理的存储量和运算量有较大的增加。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了在RCMC之前进行子孔径信号长度扩展(两端补零)抑制方位模糊的方法；当子孔径长度扩展为原长度的两倍时，方位模糊的影响基本上被抑制了。

技术方案

本发明提供了一种用于SAR子孔径成像的方位模糊抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：按照成像处理流程对原始回波数据进行距离向处理然后再沿方位向划分子孔径，对原始回波数据进行距离向处理具体为：

进行距离向FFT；

再进行距离压缩；

进行距离向IFFT；

去除脉冲持续时间点数；

步骤2：数据处理完成后进行子孔径距离向处理，子孔径距离向处理的具体步骤为

首先子孔径方位FFT；

再进行数据两端进行补零，增加两端脉冲持续时间点数；

进行距离向FFT；

进行距离向逆压缩、三次相位滤波，参考点相位补偿；

进行距离向IFFT；

进行Chirp Scaling运算；

进行距离向FFT；

进行距离压缩、二次距离压缩、距离弯曲校正；

进行距离向IFFT；

进行剩余相位补偿；

子孔径方位向IFFT；

进行方位向合成方位子孔径数据；

步骤3：进行距离向划分子带回波；

进行方位向FFT；

进行方位向压缩；

进行方位向IFFT；

合并距离子带图像；

最后输出SAR图像。

进一步的，步骤2中的再进行数据两端进行补零，增加两端脉冲持续时间点数来实现扩展子孔径长度具体为：

子孔径距离向处理将距离迁徙校正前的子孔径回波变换到二维时域，沿方位向进行子孔径长度扩展，即将子孔径回波沿方位向两端补零，

设扩展后的子孔径长度为T_sF，子孔径长度扩展后，距离迁徙校正参考函数可以表示为:

式(1)中,n为子孔径序号，N_s为沿方位向划分的子孔径个数，为N为子孔径方位点数，f_r为距离向基带信号频率,为距离迁徙校正参考函数的带宽，rect[·]为矩形窗函数，K_a为目标方位向多普勒频率调频率,f_c为中心频率，f_a为方位多普勒频率。

进一步的，步骤2中的进行距离压缩、二次距离压缩、距离弯曲校正具体为：

进行子孔径距离迁徙校正:

将式(2)的结果变换到二维时域，这时回波信号可以表示为

进一步的，步骤2中的进行方位向合成方位子孔径数据具体为：

扩展前的子孔径长度为T_s，将扩展的子孔径长度去掉后，方位时间的取值范围为-T_s/2≤t_m≤T_s/2，这时，方位模糊位置变为-T_sF和T_sF，距离迁徙校正之后，将子孔径扩展部分去除掉，方位模糊得到一定程度的抑制。

从式(3)中可以看出，当子孔径扩展长度满足T_sF<2T_s时，方位信号依然存在混叠，这时仍然存在方位模糊；当子孔径扩展长度满足T_sF＝2T_s时，方位向模糊基本上得到了抑制，但是方位模糊部分的旁瓣仍然会对子孔径成像结果有一定的影响，但这种影响基本上可以被忽略。当子孔径扩展长度更长时，方位模糊的影响可以完全被抑制掉。

发明创造的优点和用途

本发明方法简单实用，解决了子孔径处理算法中方位模糊抑制技术。与现有技术相比具有如下优点：

(1)与全孔径处理算法相比，本发明能够基本抑制方位模糊。

(2)与子孔径重叠算法相比，本发明在不需要增加大量的存储量和运算量的情况下，也可以基本抑制方位模糊。

附图说明

图1不同载频条件下方位压缩前沿方位向扩展的方位向剖面图；

图2方位向扩展对方位模糊的抑制结果；

图3改进子孔径成像算法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,参照附图,对本发明进一步详细说明。

步骤1按照图3成像处理流程所示对原始回波数据进行距离向FFT，处理后的数据再进行距离压缩，进行距离向IFFT，去除脉冲持续时间点数的距离向处理方法；

最后对数据沿方位向划分子孔径；

步骤2对子孔径划分完成的数据子进行方位向FFT运算后，对数据两端进行补零，增加两端脉冲持续时间点数；对数据进行距离向FFT；进行距离向逆压缩、三次相位滤波，参考点相位补偿；进行距离向IFFT；进行Chirp Scaling运算；进行距离向FFT；进行距离压缩、二次距离压缩、距离弯曲校正；进行距离向IFFT；进行剩余相位补偿；子孔径方位向IFFT；进行方位向合成方位子孔径数据；

步骤3进行距离向划分子带回波；进行方位向FFT；进行方位向压缩；进行方位向IFFT；合并距离子带图像；最后输出SAR图像。

经过上述步骤，本发明方法处理得到的图像质量得到明显的改善，方位模糊得到基本抑制。