[發明專利]一種高分辨運動艦船SAR成像的自聚焦方法

有效

• 申請號: 202010637429.7
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111880180B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 梁毅;李國霏;孫昆;曾裕貴
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: 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

1.一種高分辨運動艦船SAR成像的自聚焦方法，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s₁(t_r，t_a)；采用慣導數據對基帶回波信號進行粗補償，再進行距離向匹配濾波處理，得到距離壓縮后的信號s₂(t_r，t_a)；其中，t_r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s₂(t_r，t_a)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，根據原始圖像的對比度，從原始圖像中篩選出多個強散射區域；利用加權相位梯度自聚焦法分別估計每個強散射區域的局部相位誤差；

所述根據原始圖像的對比度，從原始圖像中篩選出多個強散射區域，具體為：

首先，計算原始圖像I(y，θ)中每個像素點(y，θ)的能量E(y，θ)

E(y，θ)＝I(y，θ)·I^*(y，θ)；

其中，I^*(y，θ)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A位的候選像素點，A≥3；

其次，以每個候選像素點為中心，在原始圖像中提取出A個大小為N×M的局部圖像，其中N表示距離單元個數，即N行；M表示方位單元個數，即M列；再分別計算每個局部圖像的對比度：

其中，|I(n，m)|表示局部圖像中第n行第m列的像素幅值；

最后，根據A個局部圖像的對比度，選擇對比度位于前D位的D個局部圖像，作為強散射區域；3≤D≤A；

所述利用加權相位梯度自聚焦法分別估計每個強散射區域的局部相位誤差，具體步驟為：

(a)根據第d個圖像中距離單元的強度，在第d個圖像中選擇若干個距離單元，其中，第n個距離單元的強度E_n：

其中，s_n(m)為第n個距離單元的數據序列，(·)^*表示復共軛；

將所有距離單元的強度進行降序排列，選擇強度位于前ξ，位的距離單元作為估計相位誤差的候選距離單元，10≤ξ≤100；

(b)對候選距離單元作加窗迭代，并計算強散射區域的相位誤差，作為第d個圖像的相位誤差；

步驟4，根據每個強散射區域的位置和局部相位誤差，構建每個強散射區域對應的參考點坐標矩陣A和參考點相位誤差矩陣Φ_e，計算二階誤差多項式的系數矩陣α；

步驟5，根據混合坐標網格上每一點相對成像坐標系原點O的對應距離，構建整幅原始圖像的坐標向量X和Y，并利用系數矩陣α擬合每個像素點在每個慢時刻的相位誤差，得到相位誤差估計矩陣；

步驟6，采用相位誤差估計矩陣對原始圖像進行補償，得到精確聚焦圖像。

2.根據權利要求1所述的高分辨運動艦船SAR成像的自聚焦方法，其特征在于，所述采用慣導數據對基帶回波信號進行粗補償，再進行距離向匹配濾波處理，具體為：將基帶回波信號s₁(t_r，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s₂(t_r，t_a)：

其中，R_s(t_a)表示理想斜距，K₀為目標點的后向散射系數，j為虛數單位，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；sinc為辛格函數，為距離向匹配濾波函數，f_τ為距離頻率，B為信號帶寬；γ為距離向調頻率。