[發(fā)明專利]一種合成孔徑雷達高效自聚焦后向投影BP方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410099386.6
• 申請日: 2014-03-18
• 公開（公告）號: CN103913741A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張曉玲;胡克彬;何蜀豐;趙韓星
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 曾磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于合成孔徑雷達(SyntheticAperture?Radar,SAR)高分辨率成像的技術(shù)領(lǐng)域，它特別涉及到了SAR高精度運動補償?shù)募夹g(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

合成孔徑雷達(SAR)是一種具有高分辨率的微波成像雷達，具有全天時和全天候工作的優(yōu)點，并具有一定的植被和地面穿透能力，因而被廣泛應(yīng)用于軍事及民用領(lǐng)域。在軍事偵察、地質(zhì)普查、地形測繪和制圖、災情預報等應(yīng)用時，獲取高分辨、高精度的微波圖像是SAR的重要目標。但是風場、湍流等因素導致雷達載體平臺的運動軌跡偏離設(shè)計的理想軌跡，從而嚴重影響SAR圖像的質(zhì)量(包括聚焦深度、對比度等)。因此，運動補償技術(shù)成為了SAR成像過程中的關(guān)鍵技術(shù)。?

后向投影(BP)算法首先將合成孔徑雷達原始數(shù)據(jù)沿距離向進行距離壓縮(脈沖壓縮)，然后通過選擇不同慢時間觀測空間中任意像素點在距離壓縮后SAR數(shù)據(jù)空間中的數(shù)據(jù)，補償方位向多普勒相位，并進行相干積累，最終獲得各像素點散射系數(shù)的成像算法。由于在己知平臺軌跡的前提下，BP算法可以有效的補償運動誤差，針對雷達平臺抖動和非勻速直線運動帶來的運動誤差可以精確補償以實現(xiàn)合成孔徑雷達的精確成像，因而己被廣泛應(yīng)用。詳見“師君.雙基地SAR與線陣SAR原理及成像技術(shù)研究[D].電子科技大學博士論文.2009”。?

自聚焦BP算法是一類基于空域圖像質(zhì)量的自聚焦算法，主要過程是根據(jù)圖像質(zhì)量指標優(yōu)化方位向相位補償誤差向量，當圖像質(zhì)量指標達到最優(yōu)時，SAR圖像聚焦最好。目前主要的自聚焦BP算法有基于最小圖像熵的自聚焦BP算法(詳見“M.Liu,c.s.Li，X.H.Shi,Aback-projectionfast?autofocus?agorithm?based?on?minimum?entropy?f0r?SAR?imaging[C].3rd?APSAR?Conference.2011：1-4”)、結(jié)合自聚焦和快速BP的高精度成像算法(詳見“L.Zhang,H.L.Li，Z.I.Qiao,M.D.Xing,Z.Bao,Integratingautofocustechniqueswith?fast?factorized?back-projection?f0r?high-resolution?spotlight?SAR?imaging[J].IEEE?Geoscience?and?Remote?Sensing?Letters.2013，10(6)：1394-1398”)和基于圖像強度的自聚焦BP算法(詳見“I.N.Ash,An?autofocus?methodfbr?backprojection?imagery?in?synthetic?aperture?radar[J].IEEE?Geoscience?and?Remote?Sensing?Letters.2012,9(1)：104-108”)。其中基于圖像強度的自聚焦BP算法雖然成像效果非常好，但是需要巨大的內(nèi)存開銷，成像速度非常慢。?

發(fā)明內(nèi)容

為了減少基于強度的自聚焦BP算法的內(nèi)存開銷，并提高處理速度，本發(fā)明提出了一種合成孔徑雷達高效自聚焦后向投影BP方法，其特點是首先利用勻速直線平臺軌跡做場景內(nèi)所有像素點的粗聚焦BP成像，然后在圖像中選取一小塊場景區(qū)域進行自聚焦BP處理以獲取相位誤差向量，然后基于此相位誤差向量利用最優(yōu)化方法求解出精確的天線相位中心(Antenna?Phase?Center,APC)，最后再利用求解出的APC進行精確的大場景BP成像。本發(fā)明方法與現(xiàn)有的基于圖像強度的自聚焦BP算法相比，大大地減少了內(nèi)存開銷、提高了成像速度，使自聚焦BP算法更加適用于大場景實測數(shù)據(jù)處理。?

為了方便描述本發(fā)明的內(nèi)容，首先作以下術(shù)語定義：?

定義1、脈沖壓縮?

脈沖壓縮是一種現(xiàn)代雷達信號處理技術(shù)，簡單來說就是雷達發(fā)射寬脈沖，然后再接收端“壓縮”為窄脈沖，從而改善雷達的兩種性能：作用距離和距離分辨率。詳見“皮亦鳴，楊建宇，付毓生，楊曉波.合成孔徑雷達成像原理.第一版.電子科技大學出版社.2007.3”。?

定義2、升采樣?

升采樣是一種在離散信號域提高信號采樣率的方法，有時域升采樣和頻域升采樣兩種實現(xiàn)方式。?

定義3、快速傅里葉變換?