[發明專利]相位誤差的估計方法、裝置、補償方法和系統

有效

• 申請號: 201810327204.4
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108614249B
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 陳杰;鄧嘉東;王凱;高賀利;曾虹程
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40;G01S13/90
• 代理公司: 北京英創嘉友知識產權代理事務所(普通合伙) 11447
• 代理人: 魏嘉熹;南毅寧

本公開涉及一種雷達信號多頻帶相位誤差的估計方法、裝置、補償方法、系統，該方法包括步驟1：對雷達信號成像后的圖像的圖像銳度函數進行幅度均衡；步驟2：初始化迭代標記i和補償相位值θ_i；步驟3：計算第一圖像銳度函數值S_i及迭代方向d_i；步驟4：根據迭代方向d_i通過逼近圖像銳度函數的最大值來進行線搜索，得到補償相位值θ_i+1和第二圖像銳度函數值S_i+1；步驟5：當第二圖像銳度函數值S_i+1與所述第一圖像銳度函數值S_i的變化量小于或等于預設閾值時，確定當前補償相位值θ_i為所求的相位誤差，否則進行步驟6；步驟6：令i＝i+1，返回步驟3。該方法能使雷達觀測的估計精度更高，且無論是在具有大量強點的場景下或是在無強點目標的平坦場景上都能保持良好性能。

技術領域

本公開涉及信號處理技術領域，具體地，涉及一種相位誤差的估計方法、裝置、補償方法和系統。

背景技術

合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar，SAR)是一種可以對地球進行觀測的高分辨率遙感探測雷達。由于星載SAR能克服雨霧和暗夜條件的影響實現全天時、全天候對地觀測，因此在農業，海洋，災害監測，3D繪圖等領域具有廣闊的應用前景。觀測時的分辨率是星載SAR的關鍵性指標，距離分辨率和信號帶寬成反比，例如要達到優于10cm的地距分辨率，信號帶寬要達到2-3GHz的寬度，而這對于硬件系統構成了極大壓力。多頻帶拼接技術為解決超寬帶發射信號難題提供了一種切實可行的解決方案，該技術將載頻不同，帶寬互不重疊(或者重疊范圍很小)的多個信號合成為大帶寬信號。但是，在具有多種優勢的同時，多頻帶拼接技術也存在缺點，典型問題是難以保證各頻帶的幅相一致性，這種不一致性會導致圖像中目標出現長拖尾現象，甚至會出現虛假目標，極大的惡化SAR成像質量，影響SAR應用效能。

現有技術中，會通過在系統中添加額外的內定標回路以提取各頻帶的幅相信息，從而用于觀測結果的補償。然而這種技術不僅添加了系統設計復雜度，而且也只能補償一部分幅相偏差，對于天線造成的幅相偏差是無法補償的。

為解決這一難題，一些算法開始探索基于圖像的后處理方法，跨越中間流程，以提高圖像聚焦效果為目標直接估計拼接誤差，其中典型算法包括兩步估計法和改進相位梯度自聚焦(Phase Gradient Autofocus，PGA)算法。目前看來，兩步估計法和改進PGA都存在一些局限性，前者將拼接誤差分為頻帶內誤差和頻帶間誤差，且均以泰勒展開式來近似表示，然而真實相位誤差非常復雜，這種泰勒展開式很難精確描述真實誤差，因此補償精度不高，效果并不明顯。改進PGA算法在具有大量強點的場景下效果優異，但在平坦區域性能下降明顯，不用通用于所有的場景。

發明內容

本公開的目的是提供一種相位誤差的估計方法、裝置、補償方法和系統，該方法將頻帶間和頻帶內誤差統一視為寬帶頻譜的各頻點誤差，由此能夠準確地描述復雜相位誤差，從而使雷達觀測的估計精度更高，且無論是在具有大量強點的場景下或是在無強點目標的平坦場景上都能保持良好性能，具有良好的場景適應性。

為了實現上述目的，本公開提供一種雷達信號多頻帶相位誤差的估計方法，所述方法包括：

步驟1：對雷達信號成像后的圖像的圖像銳度函數進行幅度均衡；

步驟2：初始化迭代標記i和補償相位值θ_i，其中，i≥0；

步驟3：計算第一圖像銳度函數值S_i及迭代方向d_i；

步驟4：根據所述迭代方向d_i通過逼近所述圖像銳度函數的最大值來進行線搜索，得到補償相位值θ_i+1和第二圖像銳度函數值S_i+1；