[發明專利]一種高分辨率掃描合成孔徑雷達自聚焦處理方法和裝置

在審

• 申請號: 201410271270.6
• 申請日: 2014-06-17
• 公開（公告）號: CN104049254A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 李寧;王宇;鄧云凱;張志敏;龔小冬;劉亞波
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S7/02
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 張穎玲;王黎延

技術領域

本發明涉及合成孔徑雷達(SAR，Synthetic?Aperture?Radar)數據處理技術領域，尤其涉及一種高分辨率掃描合成孔徑雷達(ScanSAR，Scanning?Synthetic?Aperture?Radar)自聚焦處理方法和裝置。

背景技術

ScanSAR是一種由多個子測繪帶構成的寬測繪帶的SAR模式，其原理是以兩個或兩個以上子測繪帶之間的時間共享來獲得超寬測繪帶覆蓋的。ScanSAR成像時，其總的測繪帶寬度等于各子測繪帶寬度之和。對于每個子測繪帶，通常的雷達工作模式為突發(burst)方式；所謂的burst，是指來自連續發射脈沖的一組連續的脈沖序列。ScanSAR圖像的方位向分辨率只決定于每個burst的持續長度，并且每個完整的合成孔徑長度包含了若干個burst。對于ScanSAR數據處理，需要對各子測繪帶分別進行處理，然后將獲得的處理結果拼接在一起獲得完整的寬測繪帶ScanSAR處理結果。

對于子測繪帶數據處理，常規的算法是將每個Burst數據進行單獨處理，然后再拼接得到連續的子測繪帶圖像。但是，這一數據處理方法中仍然存在著不可避免的相位誤差，相位誤差主要是由合成孔徑中每個burst存在無法補償的運動或者未知的傳播效應造成的，以致降低了獲得的圖像的質量。

由于目前ScanSAR主要應用于低分辨率的星載SAR系統，因此，對于圖像質量問題關注不多。然而，對于一些先進的實驗機載SAR系統已經裝備了高分辨率的ScanSAR模式，其主要目的是為了未來的高分辨率星載SAR系統進行技術驗證，圖像聚焦質量也備受關注。因此，對于高分辨率ScanSAR圖像，利用自聚焦技術去除大部分的相位誤差以獲得聚焦SAR圖像是必要的。

在現有的SAR自聚焦技術中，相位梯度自聚焦(PGA，Phase?gradient?autofocus)算法是應用最為廣泛的、適用于許多種場景的自聚焦技術。標準的PGA是針對于聚束SAR模式設計的，同時在標準PGA的基礎上進行些許改進，已成功地應用于條帶SAR模式的自聚焦處理。但對于ScanSAR模式，由于數據形式不同于聚束SAR模式和條帶SAR模式，以致于無法直接使用現有的PGA算法實現圖像的聚焦。

綜上所述，如何實現在ScanSAR模式下的自聚焦技術是一個亟待解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例期望提供一種高分辨率掃描合成孔徑雷達自聚焦處理方法和裝置，能夠實現在ScanSAR模式下進行全孔徑處理的自聚焦技術，提高圖像質量。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

本發明實施例提供了一種高分辨率掃描合成孔徑雷達自聚焦處理方法，所述方法包括：

對每個子測繪帶的ScanSAR數據進行子孔徑劃分；

分別對每個子孔徑進行相位誤差估計；

將獲得的每個子孔徑的相位誤差進行相位誤差拼接，獲得子測繪帶全孔徑相位誤差；

對每個子測繪帶的ScanSAR數據進行全孔徑相位誤差校正和方位向壓縮。

上述方案中，所述ScanSAR數據為距離向壓縮而方位向未壓縮的ScanSAR數據。

上述方案中，所述對每個子測繪帶的ScanSAR數據進行子孔徑劃分包括：

按照相鄰子孔徑間存在一個burst的數據重疊的方式對每個子測繪帶的ScanSAR數據進行子孔徑劃分。

上述方案中，所述分別對每個子孔徑進行相位誤差估計包括：

分別去除每個子孔徑中的空白數據部分，提取出每個子孔徑中的burst數據進行拼接；

對拼接后的數據利用PGA的處理方法進行子孔徑相位梯度估計；

對獲得的子孔徑相位梯度進行補零和積分處理，獲得與原子孔徑相同數據長度的相位誤差。

上述方案中，所述將獲得的每個子孔徑的相位誤差進行相位誤差拼接，獲得子測繪帶全孔徑相位誤差包括：

利用同一測繪帶的子孔徑重疊特性實現子孔徑相位誤差的拼接，獲得子測繪帶全孔徑相位誤差。

本發明實施例還提供了一種高分辨率掃描合成孔徑雷達自聚焦裝置，所述裝置包括子孔徑劃分模塊、相位誤差估計模塊、相位誤差拼接模塊、誤差校正壓縮模塊，其中，

所述子孔徑劃分模塊，用于對每個子測繪帶的ScanSAR數據進行子孔徑劃分；

所述相位誤差估計模塊，用于分別對每個子孔徑進行相位誤差估計；