[發明專利]一種顛簸平臺SAR三維運動誤差估計方法

有效

• 申請號: 201910414485.1
• 申請日: 2019-05-17
• 公開（公告）號: CN110146857B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 梁毅;李國霏;王虹現;邢孟道
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40;G01S13/90
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 惠文軒

1.一種顛簸平臺SAR三維運動誤差估計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，采用顛簸平臺SAR發射并接收回波信號；對回波信號進行解調，得到解調后的基帶回波信號s₀(τ,t_a)；對基帶回波信號采用慣導數據進行粗補償，并進行距離向匹配濾波處理，得到距離壓縮后的信號s(τ,t_a)；其中，τ為距離快時間，t_a為方位慢時間；

步驟2，將距離壓縮后的信號s(τ,t_m)進行粗聚焦成像，得到未經運動誤差補償的原始圖像；

步驟3，根據圖像對比度，從原始圖像中篩選出多個強散射區域；

步驟4，估計每個強散射區域的局部相位誤差函數；

步驟5，將每個局部相位誤差函數轉換為斜距誤差函數，通過總體最小二乘法求解，得到雷達平臺三維運動誤差初值；

步驟6，構建高斯牛頓迭代函數，將顛簸平臺三維運動誤差初值作為高斯牛頓迭代的初始步長，通過高斯牛頓迭代函數的多次迭代，對強散射區域中心點與顛簸平臺位置的斜距進行修正，進而得到精確的三維運動誤差。

2.根據權利要求1所述的一種顛簸平臺SAR三維運動誤差估計方法，其特征在于，所述解調后的基帶回波信號s₀(τ,t_a)的表達式為：

其中，A₀為目標點的后向散射系數，j為虛數單位，ω_r(·)為基帶回波信號的距離窗函數，ω_a(·)為基帶回波信號的方位窗函數，c表示光速，t₀表示波束中心穿越時刻，f_c為信號載頻，K_r為距離向調頻率；

所述對基帶回波信號采用慣導數據進行粗補償，并進行距離向匹配濾波處理，其具體步驟為：

將基帶回波信號s₀(τ,t_a)作快速傅立葉變換并乘以距離向匹配濾波函數，消除距離二次項，再進行逆傅立葉變換，得到距離壓縮后的信號s(τ,t_a)

其中，IFFT為逆傅立葉變換，FFT為快速傅立葉變換，sinc為辛格函數，H(f_τ)為距離向匹配濾波函數，f_τ為距離頻率，B為信號帶寬，R₀表示目標點的最近斜距。

3.根據權利要求2所述的一種顛簸平臺SAR三維運動誤差估計方法，其特征在于，步驟2中，所述粗聚焦成像采用的算法為距離多普勒算法或后向投影算法；其中，采用后向投影算法得到的未經運動誤差補償的原始圖像的表達式為：

其中，L表示合成孔徑長度，x和y分別表示圖像中任一像素點的平面坐標，v為顛簸平臺的水平飛行速度。

4.根據權利要求1所述的一種顛簸平臺SAR三維運動誤差估計方法，其特征在于，所述從原始圖像中篩選出多個強散射區域的具體步驟為：

首先，計算原始圖像I(x,y)中每個像素點(x,y)的能量E(x,y)：

E(x,y)＝I(x,y)·I^*(x,y)；

其中，I^*(x,y)表示原始圖像的復共軛；

對所有像素點的能量進行搜索，篩選出能量位于前Q(Q≥3)位的Q個候選像素點；

其次，以每個候選像素點為中心，在原始圖像中提取出Q個大小為N×M的局部圖像，再分別計算每個局部圖像的對比度：

其中，q＝1,2,…Q,Q≥3；I(n,m)表示局部圖像中第n行第m列的像素幅值；N表示N個距離單元，即N行；M表示M個方位單元，即M列；20≤N≤M≤150；

最后，根據Q個局部圖像的對比度C_q,q＝1,2,…Q,Q≥3，選擇對比度位于前K位的K個局部圖像，作為局部強散射區域；其中，3≤K≤Q。