[發明專利]一種多子孔徑自聚焦方法

有效

• 申請號: 201210132639.6
• 申請日: 2012-04-28
• 公開（公告）號: CN102721964A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 朱岱寅;蔣銳;毛新華
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及一種多子孔徑自聚焦方法，屬于雷達成像的技術領域。

背景技術

相位梯度自聚焦(phase?gradient?autofocus，簡稱PGA)算法通過相位誤差補償改善合成孔徑雷達(synthetic?aperture?radar，簡稱SAR)圖像的聚焦質量，因為其具有良好的自聚焦性能和魯棒性，被廣泛應用于SAR圖像上。PGA算法在高分辨率，大斜視，長作用距離或者雷達低速運動等情況下，均會導致高階相位誤差的產生。若直接將PGA算法作用于全孔徑SAR圖像，高階相位誤差會嚴重影響自聚焦算法性能。

為了提高聚束式SAR圖像的聚焦質量，學者提出了一種基于子孔徑處理的自聚焦算法。首先將圖像在方位向分多個子孔徑分別成像；再分別對各子圖進行自聚焦處理得到高精度的子孔徑相位誤差函數(the?subaperture?phase?error，簡稱SPE)；最后通過SPE拼接得到全孔徑相位誤差函數并作用于該聚束式SAR圖像上，最終實現全孔徑的自聚焦處理，該方法利用PGA算法對各子圖進行自聚焦處理，估計得到高精度的SPE具有不同的線性相位，如果直接進行SPE拼接，會造成圖像不同部分具有不同的方位向位移，導致自聚焦后的SAR圖像中出現虛假目標。

為了解決基于子孔徑處理的自聚焦算法導致自聚焦后的SAR圖像中出現虛假目標的問題，傳統方法利用PCA算法對各子圖進行自聚焦處理，直接估計得到SPE的二階導數，再基于二階導數完成SPE的拼接，消除不同線性相位對于圖像的影響。但是該方法不僅對于SPE的估計精度較低，而且還會導致在SPE拼接過程中估計誤差的嚴重積累，影響其自聚焦效果。

也有方法提出利用PGA算法對各子圖進行自聚焦處理，基于重復脈沖位置的SPE一階導數差值的平均值進行SPE拼接，消除不同線性相位對于圖像的影響。該技術的拼接方法在最小二乘(LS)意義下達到最優，所以被稱為PGA-LS技術。相比較PCA算法，該技術能有效提高SPE的估計精度和拼接精度，并且多點平均的SPE拼接技術比單點拼接SPE具備更強的魯棒性，但是SPE拼接精度依然較低，并且隨子孔徑數量的增加，拼接誤差嚴重積累，影響全孔徑的自聚焦效果。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述背景技術的不足，提供了一種多子孔徑自聚焦方法。

本發明為實現上述發明目的采用如下技術方案：

一種多子孔徑自聚焦方法，包括如下步驟：

步驟1，對待處理聚束式合成孔徑雷達圖像分子孔徑成像，得到p個子圖像，p為正整數；

步驟2，在各個子孔徑內采用相位梯度自聚焦算法對各個子圖像進行自聚焦處理得到各個子圖像補償相位函數一階導數的表達式：

其中：脈沖位置m∈[0，M-1]，M為全孔徑脈沖長度，1≤i≤p，為相位誤差梯度值的理論值，Δ_1i是線性相位影響分量，ε_i(m)是相位估計誤差值，rect_i(.)是矩形窗函數；

步驟3，利用子孔徑相關算法得到各子圖像的方位向偏移量和距離向偏移量，拼接補償相位函數的一階導數，具體實施如下：

步驟3-1，根據距離向偏移量平移每副子圖像完成距離徙動矯正；