[發明專利]干涉逆合成孔徑雷達成像配準方法、系統和存儲介質

有效

• 申請號: 202011137420.6
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112505693B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 田彪;郭瑞;徐世友;陳曾平
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 譚英強

本申請公開了一種干涉逆合成孔徑雷達成像配準方法、系統和存儲介質，所述方法包括：采集待測目標的回波信號；根據回波信號獲取回波一維像序列，回波一維像序列包括第一回波一維像序列和第二回波一維像序列；對第二回波一維像序列進行距離向相位對消；對第二回波一維像序列進行方位向相位對消。本申請實施例采集待測目標的回波信號，并將其轉換為回波一維像序列，并對回波一維像序列進行距離向對消和方位向對消，從而實現干涉逆合成孔徑雷達圖像的配準。相較于現有的配準方法，使用距離向對消和方位向對消的配準方式精度更高。本申請可廣泛應用于干涉逆合成孔徑雷達成像技術領域中。

技術領域

本申請涉及干涉逆合成孔徑雷達成像技術領域，尤其涉及一種干涉逆合成孔徑雷達成像配準方法、系統和存儲介質。

背景技術

干涉逆合成孔徑雷達成像技術通過對多幅存在一定視角差的逆合成孔徑雷達復圖像進行干涉處理，獲取目標等效散射中心真實的三維分布。干涉逆合成孔徑雷達成像的本質是利用不同接收天線的逆合成孔徑雷達圖像之間的相位差異來獲取目標的第三維尺寸信息。該相位差必須是針對相同位置的部件而言，反映到逆合成孔徑雷達圖像上就是相同的散射點。針對空間目標而言，由于其與天線之間的距離遠大于不同接收天線之間的基線長度，可以認為不同接收天線的成像平面是一致的，同時逆合成孔徑雷達圖像的結構也是一致的。在干涉逆合成孔徑雷達成像的應用中，正是由于空間目標相對于不同的接收天線的位置不同，各天線接收到的回波信號存在一定的波程差，這將導致目標主體在不同天線的逆合成孔徑雷達圖像中的位置不一致，即存在失配現象。若不進行配準，將直接影響干涉逆合成孔徑雷達成像的效果。

現有的逆合成孔徑雷達圖像配準方法主要有基于相關系數的配準方法和基于角運動參數估計的配準方法。基于相關系數的逆合成孔徑雷達圖像配準方法的理論基礎是：兩幅來源于同一個目標的逆合成孔徑雷達圖像彼此存在相關性，當兩幅圖像配準時，相關系數達到最大值。其具體實現方法是將一幅逆合成孔徑雷達圖像在距離和方位像上進行步進平移，以兩幅逆合成孔徑雷達圖像之間的相關系數為評價函數來搜索最佳偏移量，實現配準。該方法存在三點較大的缺陷。一是對逆合成孔徑雷達圖像距離向上的平移操作，特別是當平移量取小數時，會改變一維距離像的相位分布，進而改變逆合成孔徑雷達圖像的聚焦狀態，給相關系數引入誤差，造成配準偏差。二是通過在慢時間域乘線性相位來實現逆合成孔徑雷達圖像方位向平移的方法欠妥。實際中，引起不同天線逆合成孔徑雷達圖像方位向失配的相位差序列往往不是嚴格線性的，不同散射點的方位向失配量也可能存在差異。用簡單的線性相位來補償非線性相位差，用整體平移來補償個別散射點的位置偏移，必然會帶來誤差。三是相關系數的定義是基于逆合成孔徑雷達圖像幅值的，沒有考慮相位信息。而高精度的逆合成孔徑雷達圖像配準不僅體現在幅值上，更要求相位的相干性。另外，在進行配準前，如果兩逆合成孔徑雷達圖像的聚焦狀態不同，那么即使兩圖像處在準確的配準位置，相關系數卻不一定取最大值，因此無法得到精確的配準結果。基于角運動參數估計的逆合成孔徑雷達圖像配準方法目前只停留在理論分析和仿真階段。該方法的思路是：估計并補償目標相對不同天線的平動分量的相位差，然后再對各天線進行統一的平動分量補償，進而實現目標相對不同天線的平動分量的準確補償，最終消除逆合成孔徑雷達圖像的方位向失配。該方法的前提是雷達采樣開窗位置能夠準確跟蹤目標，不需要進行包絡對齊，或者不同雷達的采樣開窗誤差量相同，這在實際中是無法滿足的。實際中，不同雷達的采樣開窗誤差不同，對不同雷達一維像序列的包絡對齊過程會引入不同的誤差。因此，在初相補償的過程中，不同雷達一維像序列的相位補償量的差異，不僅來源于平動分量的不同，也來源于包絡對齊過程中引入的不同誤差量。由此可知，目前基于相關系數的配準方法和基于角運動參數估計的配準方法得到的干涉逆合成孔徑雷達的成像精度較低。

發明內容

有鑒于此，本申請的目的是提供一種干涉逆合成孔徑雷達成像配準方法、系統和存儲介質，以提高干涉逆合成孔徑雷達成像精度。

本申請所采用的第一技術方案是：

一種干涉逆合成孔徑雷達圖像配準方法，所述干涉逆合成孔徑雷達包括第一天線和若干第二天線，包括：