上海无线电设备研究所陆钱融获国家专利权
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龙图腾网获悉上海无线电设备研究所申请的专利基于线性变标的合成孔径雷达距离-孔径空变运动补偿方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116794612B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-24发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310642383.1,技术领域涉及:G01S7/40;该发明授权基于线性变标的合成孔径雷达距离-孔径空变运动补偿方法是由陆钱融;于祥祯;陈潇翔;李嘉琪;朱炳祺;杜科设计研发完成,并于2023-06-01向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于线性变标的合成孔径雷达距离-孔径空变运动补偿方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种基于线性变标的合成孔径雷达距离‑孔径空变运动补偿方法,采用“两步运动补偿”中的第一步一致补偿全景回波的主要距离非空变运动误差分量,得到距离脉压后目标徙动曲线图像数据,再利用图像最小散焦准则计算子孔径带宽参数,并对残余的距离‑孔径空变误差一阶泰勒展开,进一步在二维时域引入线性变标进行常数分量和线性分量补偿,同步完成残余方位相位误差补偿,最后通过子孔径数据时域相加拼接成无运动误差的理想回波数据,通过传统成像处理输出最终全景图像。本发明实现了高精度残余距离‑孔径空变运动误差补偿,并且原理简单,适用复杂轨迹的机载和弹载平台,具有较高的准确性和较强的鲁棒性,实用性较强。
本发明授权基于线性变标的合成孔径雷达距离-孔径空变运动补偿方法在权利要求书中公布了:1.一种基于线性变标的合成孔径雷达距离-孔径空变运动补偿方法,其特征在于,包括如下步骤: S1:将全景SAR回波数据进行距离非空变补偿及距离脉冲压缩处理,生成粗补偿目标徙动曲线图像; S2:基于雷达东北天GPS位置数据,进行粗补偿后图像多普勒谱子带分割,并补零,进行逆傅里叶变换返回二维时域图像; S3:基于雷达-目标几何关系和GPS位置信息,进行孔径-瞬时斜视角的解析关系,并计算所有方位时刻多普勒斜距误差量; S4:基于距离-孔径空变的斜距误差量,进行中心距离泰勒展开至一次项,并采用线性变标完成残余距离-孔径空变运动误差补偿; S5:对所有子孔径进行S3、S4所述的运动补偿后,在二维时域相加合成后输出无运动误差的回波数据,进行传统成像处理,输出SAR全景图; 其中,步骤S1中距离非空变一致粗补偿采用两步运动补偿法完成,包括: 假设全景SAR回波数据用ssk,r′表示,其中k表示积累脉冲序号,r′表示距离采样坐标,其解析表达式为 其中,A为回波信号幅度,exp·为自然指数运算;j为虚数单位;λ为发射信号波长;K0=4πkrc2,kr是距离向发射信号调频斜率,c是光速,rak,r,θk为实际轨迹下弹目斜距,r是目标零多普勒面距离;rak,r,θk包含理想直线轨迹下弹目斜距rnk,r,以及由运动误差引起斜距误差为Δrk,r,θk,其中,θk为瞬时斜视角,即Δrk,r,θk具有孔径空变性; 通过两步运动补偿算法实现距离非空变补偿,两步运动补偿算法中忽略θk,并将Δrk,r,θk分解为空变斜距误差量Δrvk,r|r0和非空变斜距误差量Δrck,r0,其中,r0是参考距离;基于上述,rak,r,θk则可以变换如下: rak,r,θk=rnk,r+Δrk,r,θk ≈rnk,r+Δrk,r|θk=0 ≈rnk,r+Δrck,r0+Δrvk,r|r0 基于雷达东北天GPS位置信息,Δrck,r0计算如下: 其中Δy表示雷达东向运动误差,Δx表示北向运动误差,Δz表示天向运动误差,H是理想飞行高度;为简洁表述,rak,r,θk、rnk,r、Δrck,r0、Δrvk,r|r0分别用ra、rn、Δrc以及Δrv表示,因此距离频域距离向非空变补偿函数为: 其中f0为载频,fr为距离向频率; 对粗补偿后的回波信号进行距离脉压,二维时域图像为 其中Tp是发射信号脉宽; 在步骤S2中,基于图像最小散焦准则计算子孔径带宽,子孔径分割约束条件具体描述如下: 基于粗补偿后ssck,r′,对其进行慢时间傅里叶变换,进入距离多普勒域,并对整个多普勒频带进行子孔径划分,其划分依据为子孔径两侧频率对应的残余斜距误差小于波长的四分之一,因此其子孔径带宽ΔB限制条件为: 其中,v为雷达平台等效对地速度;θBW为波束宽度;PRF为脉冲重复频率; 进行子孔径划分和逆傅里叶变换后,用表示多普勒中心频率为fd、带宽为ΔB的二维时域信号; 步骤S3进行子孔径中心频率与目标瞬时斜视角之间的解析关系计算,具体描述如下: 根据雷达-目标几何关系,多普勒中心fd所对应的子孔径与雷达-目标瞬时斜视角之间的解析关系如下式: 其中是实际斜视角,θk′是无横向运动误差时斜视角,上式成立的条件是雷达-目标实际斜距ra>>Δx,Δy,Δz; 进一步,计算sinθk′和瞬时徙动因子cosθk′: 基于上式和雷达平台东北天GPS位置,进行粗补偿后在任意方位时刻的残余距离-孔径空变斜距误差量Δr为: 步骤S4中,基于线性变标的距离-孔径空变斜距误差补偿,具体描述如下: Δr具有距离-孔径空变特性,对其进行距离向泰勒展开, Δr=Δrk,r′=r0+Δαk,r0·r′-r0 其中Δα是Δr在r′=r0的一阶泰勒展开系数,解析式为; 针对Δr表达式,进行基于线性变标的校正,主要分以下四个步骤: Step1:首先补偿Δr中常数项,构造方位时域-距离频率补偿滤波器 Step2:补偿Δr中线性项,在二维时域构造线性变标滤波器 Step3:消除变标滤波器引入的冗余相位误差,在二维时域构造冗余相位误差消除滤波器 Step4:消除残余距离-孔径多普勒相位误差,在二维时域构造残余多普勒相位误差滤波器 其中
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