[發(fā)明專(zhuān)利]基于相位誤差直接估計(jì)的SAR實(shí)時(shí)自聚焦方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410588490.1
• 申請(qǐng)日: 2014-10-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104330797A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣銳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01S13/90
• 分類(lèi)號(hào): G01S13/90;G01S7/02
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 熊玉瑋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開(kāi)了基于相位誤差直接估計(jì)的SAR實(shí)時(shí)自聚焦方法，屬于雷達(dá)成像的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

合成孔徑雷達(dá)(synthetic?aperture?radar，簡(jiǎn)稱(chēng)SAR)具有在全天時(shí)，全天候條件下高分辨率成像的能力。由于SAR是相干成像系統(tǒng)，SAR圖像和接收信號(hào)相位之間存在緊密的聯(lián)系。SAR成像算法中不可避免的各種近似，以及飛機(jī)在實(shí)際飛行過(guò)程中相對(duì)于理想航跡，速度和飛行姿態(tài)等存在的偏差，均會(huì)引起較大的接收信號(hào)相位誤差，從而導(dǎo)致圖像聚焦質(zhì)量的明顯下降。特別是在高分辨率的成像系統(tǒng)中，因?yàn)橐筝^長(zhǎng)的孔徑時(shí)間，由于天線非理想運(yùn)動(dòng)引起的圖像散焦現(xiàn)象更加嚴(yán)重。即使裝備先進(jìn)的電子導(dǎo)航系統(tǒng)，對(duì)SAR系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)偏差進(jìn)行較精確的測(cè)量，并在接收信號(hào)中加以補(bǔ)償，也很難獲得理想的SAR圖像。因此，為了獲得高分辨率，高質(zhì)量的SAR圖像，必須利用自聚焦算法對(duì)SAR圖像作進(jìn)一步處理，估計(jì)其相位誤差并進(jìn)行補(bǔ)償。

PGA(Phase?Gradient?Autofocus，相位梯度自聚焦)算法通過(guò)相位誤差補(bǔ)償改善SAR圖像的聚焦質(zhì)量，因?yàn)槠渚哂辛己玫淖跃劢剐阅芎汪敯粜裕粡V泛應(yīng)用于SAR圖像上。PGA算法如文獻(xiàn)1：D.E?Wahl,P.H.Eichel,D.C.Ghiglia,C.V.Jakowatz,JR.Phase?Gradient?Autofocus-A?Robust?Tool?for?High?Resolution?SAR?Phase?Correction?1994.2：Hian?Lim?Chan,Tat?Soon?Yeo.Noniterative?Quality?Phase-Gradient?Autofocus(QPGA)Algorithm?for?Spotlight?SAR?Imagery?1998.中公開(kāi)的技術(shù)。但是，PGA算法針對(duì)相位誤差函數(shù)一階導(dǎo)數(shù)進(jìn)行估計(jì)，在差分過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致噪聲的積累，影響算法性能，特別當(dāng)信噪比較低時(shí)，無(wú)法準(zhǔn)確的估計(jì)相位誤差函數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述背景技術(shù)的不足，提供了基于相位誤差直接估計(jì)的SAR實(shí)時(shí)自聚焦方法，采用PGA算法的處理結(jié)構(gòu)，基于SAR圖像信號(hào)模型，估計(jì)各距離單元間的固定相位差值，并結(jié)合直接估計(jì)相位誤差函數(shù)的估計(jì)算子實(shí)現(xiàn)SAR圖像的自聚焦處理，以改善PGA算法針對(duì)相位誤差函數(shù)一階導(dǎo)數(shù)進(jìn)行估計(jì)因?yàn)樵肼暦e累帶來(lái)的估計(jì)精度低的缺陷。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案：

基于相位誤差直接估計(jì)的SAR實(shí)時(shí)自聚焦方法，包括如下步驟：

a，選取每個(gè)距離單元的最強(qiáng)散射點(diǎn)，將每個(gè)距離單元內(nèi)的最強(qiáng)散射點(diǎn)移至該距離單元中心處；

b，以各距離單元中心點(diǎn)位置為中心，對(duì)各距離單元圖像進(jìn)行加窗處理；

c，獲取各距離單元在方位數(shù)據(jù)域中的數(shù)據(jù)，選取一個(gè)距離單元為參考距離單元，求取其余距離單元與所述參考距離單元之間的固定相位差值，將固定相位差值從各距離單元中去除；

d，對(duì)去除所述固定相位差值后的各距離單元信號(hào)進(jìn)行加權(quán)平均以求取相位誤差函數(shù)；

e，補(bǔ)償相位誤差函數(shù)后，減小窗口寬度并返回a。

作為所述基于相位誤差直接估計(jì)的SAR實(shí)時(shí)自聚焦方法的進(jìn)一步優(yōu)化方案，步驟a中所述對(duì)將每個(gè)距離單元內(nèi)最強(qiáng)散射點(diǎn)移至該距離單元中心的方法為：圓周移位第k距離單元內(nèi)的最強(qiáng)散射點(diǎn)至該距離單元中心處，第k距離單元內(nèi)的最強(qiáng)散射點(diǎn)移位后在方位數(shù)據(jù)域內(nèi)的接收信號(hào)相位Φ_k,shift(m)為：m為方位向脈沖位置，γ(m)為第k距離單元在方位向脈沖m處的相位誤差，ψ_k為第k距離單元的固定相位，為第k距離單元在方位向脈沖m處的干擾相位，k為正整數(shù)。