[發(fā)明專利]一種改進的高軌SAR自適應(yīng)誤差估計與補償方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211610685.2
• 申請日: 2022-12-12
• 公開（公告）號: CN116243258A
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁澤剛;張?zhí)煲?/a>;朱楷文;劉書江;李凌豪
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40;G01S7/41;G01S13/90
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 高會允

本發(fā)明公開了一種改進的高軌SAR自適應(yīng)誤差估計與補償方法，能夠有效估計并補償非理想因素帶來的幅度誤差和相位誤差，并解決高軌SAR大成像條帶導(dǎo)致的空變誤差，實現(xiàn)聚焦成像。包括如下步驟：GEO?SAR衛(wèi)星針對成像區(qū)域進行成像，將成像區(qū)域的回波數(shù)據(jù)進行二維分塊處理，獲得m個二維子塊。將全合成孔徑劃分為n個子孔徑。對各子孔徑和二維子塊用SPECAN算法實現(xiàn)成像，得到n×m個圖像。對n×m個圖像數(shù)據(jù)進行離散加窗，之后進行PGA校正，獲得每幅圖像對應(yīng)的幅度誤差和相位誤差。對各子孔徑圖像對應(yīng)的幅度誤差和相位誤差進行誤差融合，全孔徑的誤差補償后，每個二維子塊進行全孔徑成像，然后進行圖像拼接得到GEO?SAR對于整個成像區(qū)域的最后成像結(jié)果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及合成孔徑雷達技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改進的高軌SAR自適應(yīng)誤差估計與補償方法。

背景技術(shù)

地球同步合成孔徑雷達(GEO?SAR)是一種工作于地球同步軌道的高軌SAR，具有獲取圖像幅面寬、重訪時間短、氣候適應(yīng)力強的優(yōu)點，近年來得到廣泛關(guān)注與應(yīng)用。但由于GEOSAR軌道高度極高、合成孔徑時間極長，成像過程會不可避免地受到非理想因素的影響。對于實際的GEO?SAR系統(tǒng)，這些非理想因子影響具體為：

(1)非理想大氣。由于GEO?SAR軌道高度極高，信號往返路徑中穿越整個大氣層，應(yīng)考慮非理想大氣對信號傳輸?shù)挠绊憽７抢硐氪髿庥绊懸话惆婋x層和對流層影響，考慮到大部分GEO?SAR工作在L波段，可以忽略對流層的影響，因此可只考慮電離層對GEO?SAR信號的影響。電離層產(chǎn)生的誤差來自于兩方面，一是電離層閃爍引起隨機的幅度和相位波動，影響SAR圖像的旁瓣；二是背景電離層引起多項式相位誤差，影響圖像質(zhì)量甚至使圖像散焦。

(2)軌道攝動。GEO?SAR衛(wèi)星在實際工作時，非球形引力、月日攝動、太陽輻射壓力等因素都會導(dǎo)致其軌道產(chǎn)生攝動誤差，進而影響成像質(zhì)量。軌道主要參數(shù)包括半長軸、偏心率、軌道傾角和升交點經(jīng)度等，軌道攝動可以描述為上述軌道參數(shù)的波動，會產(chǎn)生多普勒參數(shù)誤差，影響成像質(zhì)量。

(3)天線振動。GEO?SAR天線可能長達數(shù)米甚至更長，長時間聚焦時的天線振動無法消除。天線振動主要包括旋轉(zhuǎn)振動和平移振動兩部分，會引起斜距誤差和天線增益誤差，進而影響成像質(zhì)量。

綜上，非理想大氣、軌道攝動、天線振動等非理想因素會對GEO?SAR成像產(chǎn)生不可忽略的影響，此外，由于GEO?SAR成像條帶非常大，上述非理想因素也會有嚴重的空變誤差。為了實現(xiàn)GEO?SAR誤差的估計和補償，已有基于SPECAN和最小熵的聯(lián)合幅相補償算法、基于干涉測量的自聚焦等方法被提出，但是已有的補償算法都不能做到高效且高精度地補償上述非理想因素引起的幅度和相位誤差，實現(xiàn)高質(zhì)量聚焦成像。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種改進的高軌SAR自適應(yīng)誤差估計與補償方法，能夠有效估計并補償非理想因素帶來的幅度誤差和相位誤差，并解決高軌SAR大成像條帶導(dǎo)致的空變誤差，實現(xiàn)聚焦成像。。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案包括如下步驟：

S1：GEO?SAR衛(wèi)星針對成像區(qū)域進行成像，獲取回波數(shù)據(jù)；將成像區(qū)域的回波數(shù)據(jù)進行二維分塊處理，獲得m個二維子塊。

S2：將全合成孔徑劃分為n個子孔徑，子孔徑長度為設(shè)定值。

S3：對各子孔徑和二維子塊用SPECAN算法實現(xiàn)成像，得到n×m個圖像。

S4：對n×m個圖像數(shù)據(jù)進行離散加窗，離散加窗后的每一幅圖像的振幅和相位誤差進行PGA校正，獲得每幅圖像對應(yīng)的幅度誤差和相位誤差。

S5：對各子孔徑圖像對應(yīng)的幅度誤差和相位誤差進行誤差融合，得到全孔徑的幅度誤差和相位誤差，進行全孔徑的誤差補償后，每個二維子塊進行全孔徑成像，然后進行圖像拼接得到GEO?SAR對于整個成像區(qū)域的最后成像結(jié)果。