[發(fā)明專利]一種星載多通道SAR動(dòng)目標(biāo)成像的誤差估計(jì)和補(bǔ)償算法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110520124.2
• 申請(qǐng)日: 2021-05-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113406630B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁澤剛;王巖;肖楓;張?zhí)煲?/a>;鄭彭楠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S13/90
• 分類號(hào): G01S13/90;G01S7/40;G01S7/41
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 李微微

本發(fā)明公開(kāi)了一種星載多通道SAR動(dòng)目標(biāo)成像的誤差估計(jì)和補(bǔ)償算法，該算法通過(guò)逐一對(duì)每個(gè)目標(biāo)評(píng)估虛假目標(biāo)與真實(shí)目標(biāo)強(qiáng)度比，根據(jù)通道誤差和虛假目標(biāo)與真實(shí)目標(biāo)強(qiáng)度比反推通道誤差，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜場(chǎng)景內(nèi)所有動(dòng)目標(biāo)通道誤差的估計(jì)，最后補(bǔ)償通道誤差實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)虛假目標(biāo)的抑制；另外，本發(fā)明還考慮了目標(biāo)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的散焦現(xiàn)象，對(duì)其進(jìn)行了自聚焦處理，具有獲取高質(zhì)量復(fù)雜場(chǎng)景下兩通道SAR成像結(jié)果效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種星載多通道SAR動(dòng)目標(biāo)成像的誤差估計(jì)和補(bǔ)償算法，屬于合成孔徑雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

合成孔徑雷達(dá)(SAR)是一種全天時(shí)、全天候的高分辨率的微波遙感成像雷達(dá)，可安裝在飛機(jī)、衛(wèi)星等飛行平臺(tái)上。在環(huán)境監(jiān)測(cè)、海洋觀測(cè)、資源勘探、農(nóng)作物估產(chǎn)、測(cè)繪和軍事等方面的應(yīng)用上具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，可發(fā)揮其他遙感手段難以發(fā)揮的作用。

與傳統(tǒng)單通道SAR系統(tǒng)相比，多通道SAR通過(guò)增加方位向空間的采樣，實(shí)現(xiàn)了在保持距離向模糊度不下降的前提下增加PRF，從而可實(shí)現(xiàn)更高方位向分辨率，是一種高分辨率寬測(cè)繪帶SAR有效的實(shí)現(xiàn)方式。通道誤差對(duì)多通道成像質(zhì)量影響很大，主要會(huì)導(dǎo)致虛假目標(biāo)的出現(xiàn)，這直接影響圖像的觀看。實(shí)際中由于硬件的不平衡、姿態(tài)的變化、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)等原因，通道誤差不可避免。通道誤差包括幅度和相位誤差，幅度誤差不空變，可采用傳統(tǒng)比幅法測(cè)量，精度可滿足成像需求；針對(duì)通道相位誤差，干涉相位法、正交子孔徑法(OSM)、信號(hào)子空間對(duì)比法(SSCM)、天線方向圖法(APM)和自適應(yīng)加權(quán)最小均方誤差法(AWLS)等大量通道相位誤差估計(jì)算法被提出，但是這些算法應(yīng)用場(chǎng)景中通道相位誤差均可視為定值，這個(gè)前提條件在多個(gè)不同運(yùn)動(dòng)目標(biāo)場(chǎng)景中不成立，因此無(wú)法應(yīng)用這些算法。

上海交通大學(xué)郭曉江在2017年提出了一種基于強(qiáng)散射源的通道誤差校準(zhǔn)算法，該算法除了可以有效校準(zhǔn)整個(gè)觀測(cè)過(guò)程中的平均通道誤差之外，還能對(duì)隨方位變化的通道誤差實(shí)現(xiàn)有效的校準(zhǔn)，從而有效抑制強(qiáng)目標(biāo)的方位模糊。該算法的缺陷是需要圖像中存在孤立強(qiáng)散射源，且單獨(dú)一個(gè)強(qiáng)散射源所能校準(zhǔn)的方位向長(zhǎng)度較短，需要采用子孔徑的方法利用多個(gè)校準(zhǔn)源分別校準(zhǔn)后進(jìn)行拼接得出完整圖像。事實(shí)上，該方法的目的是估計(jì)校正方位空變的相位誤差，并不是針對(duì)存在多個(gè)不同動(dòng)目標(biāo)的通道誤差校正，并且該算法基于距離壓縮后數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，此時(shí)可能存在多個(gè)目標(biāo)在距離-多普勒域有重疊，這時(shí)很難將其區(qū)分開(kāi)。雖然作者也提出了一種預(yù)處理方法，但是算法進(jìn)一步增加了處理的運(yùn)算量，并且其中的置零操作可能會(huì)抑制掉有用信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服已有技術(shù)的缺陷，為了解決存在多個(gè)不同運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的復(fù)雜場(chǎng)景多通道星載SAR通道誤差估計(jì)問(wèn)題，提出一種星載多通道SAR動(dòng)目標(biāo)成像的誤差估計(jì)和補(bǔ)償算法。

一種星載多通道SAR動(dòng)目標(biāo)成像的誤差估計(jì)和補(bǔ)償算法，包括如下步驟：

步驟一、先對(duì)SAR各個(gè)通道數(shù)據(jù)進(jìn)行距離壓縮，然后采用比幅和相關(guān)方法估計(jì)通道幅度和相位誤差，作為逆濾波的輸入，進(jìn)行逆濾波操作完成頻譜重建；最后進(jìn)行距離二次壓縮、徙動(dòng)校正和方位壓縮，得到SAR回波的整幅圖像；

步驟二、在步驟一得到的整幅圖像的圖像域提取動(dòng)目標(biāo)；

步驟三、在整幅圖像中檢測(cè)是否可以觀測(cè)到每個(gè)動(dòng)目標(biāo)兩側(cè)的虛假目標(biāo)，若可以觀測(cè)到虛假目標(biāo)，則測(cè)量當(dāng)前的動(dòng)目標(biāo)和兩側(cè)虛假目標(biāo)的幅度比值，三者幅度比用公式表示如下：

其中，PRF為脈沖重復(fù)頻率，復(fù)數(shù)α對(duì)應(yīng)的相位表示兩通道間的相位誤差，即為待求未知數(shù)；d為通道間距，v為衛(wèi)星速度；

再根據(jù)公式(1)，計(jì)算得到當(dāng)前動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的通道間相位誤差α，然后執(zhí)行步驟四；

如果不存在虛假目標(biāo)，則執(zhí)行步驟六；

步驟四、截取步驟一距離壓縮后數(shù)據(jù)中當(dāng)前動(dòng)目標(biāo)所在區(qū)域的數(shù)據(jù)，將當(dāng)前通道相位誤差α作為輸入，重新進(jìn)行逆濾波成像，再進(jìn)行距離二次壓縮、徙動(dòng)校正和方位壓縮，得到該區(qū)域圖像；