[發明專利]基于BiSAR回波的相關運動誤差補償方法、系統及應用

有效

• 申請號: 202010127580.6
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111443349B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 周松;王慶慶;包敏;楊磊
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S7/41;G01S7/295
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

1.一種基于BiSAR回波的相關運動誤差補償方法，其特征在于，所述基于BiSAR回波的相關運動誤差補償方法包括：

步驟一，建立信號模型，將原始回波信號進行FFBP成像處理，得到誤差補償前的極坐標下的SAR圖像，再對SAR圖像進行方位向快速傅里葉變換，得到距離壓縮域-方位頻域下的SAR圖像信號，同時，基于波數矢量分解得到極坐標下圖像頻譜的解析表示；

步驟二，利用上述頻譜解析表示找到方位相位誤差和NsRCM的相關性，先用加權相位梯度自聚焦初步估計得到粗略的APE，同時補償APE和NsRCM；

步驟三，補償NsRCM后，再進行APE精估計和精補償，然后將補償后的距離壓縮域-方位頻域下的圖像信號進行方位逆FFT，得到極坐標下的SAR圖像，再把SAR圖像投影至笛卡爾坐標系下，獲得聚焦良好的SAR圖像。

2.如權利要求1所述的基于BiSAR回波的相關運動誤差補償方法，其特征在于，步驟一進一步包括：

(1)雷達發射站和接收站分別安裝在不同的飛行器上，P_T表示雷達發射站位置，P_R表示雷達接收站位置；對場景中任一目標點P₀的回波信號表示為：

式中，表示雷達P_T到P₀的距離矢量，表示發射信號對應的波數矢量；表示雷達P_R到P₀的距離矢量，表示發射信號對應的波數矢量；按照BP算法，投影到直角坐標網格得到的圖像表示為：

式中，α表示散射系數，表示雷達P_T到任意網格P的距離矢量，表示雷達P_R到任意網格P的距離矢量，K表示發射信號波數矢量的模值，t表示方位向時間；在真實情況下，由于存在運動誤差，發射站接收站的平臺偏離預定的航跡，真實的航跡為C1’和C2’；在此條件下，投影得到的直角坐標網格得到的圖像表示為：

式中，Δ表示運動誤差，且有：

(2)令(a,θ_⊥)表示橢圓極坐標系下的網格坐標，其中，a表示橢圓長軸距，θ_⊥表示角度，同時，引入K_r和K_r⊥波數矢量，其中，K_r和K_r⊥互相垂直，K_r⊥沿橢圓切線方向；將所有的信號波數矢量和距離矢量按照K_r和K_r⊥的方向進行分解，同時利用駐相點原理分析，得到圖像在極坐標系下的圖像解析表示：

式中：

K_a對應a的頻域變量，K_r⊥對應θ_⊥的頻域變量，得到圖像在極坐標下的解析表示：

基于頻譜解析表示，分析APE和NsRCM的相關性，將極坐標圖像i(a，θ_⊥) 進行方位FFT，變換到距離壓縮-方位頻域I(a,K_Υ⊥)。

3.如權利要求1所述的基于BiSAR回波的相關運動誤差補償方法，其特征在于，步驟二進一步包括：

(1)根據圖像在極坐標下的解析表示形式，獲得APE和NsRCM的相互關系；在圖像在極坐標下的解析表示式中，第一個指數項為相位誤差項，并根據該誤差項給出相位誤差表示式：

式中的誤差表示為θ_t的函數：

其中，

(2)對在K_a＝K_a0處做一階泰勒級數展開，得到：

式中的第二項為NsRCM分量，該分量包括：

為初步估計得到的相位誤差，然后NsRCM分量中的兩個部分用表示，為：

和

(3)采用WPGA方法估計，粗略得到的相位誤差根據構造NsRCM補償函數：

和