基於改進相位梯度自聚焦的雙基sar運動補償方法
2023-08-08 03:58:36 5
基於改進相位梯度自聚焦的雙基sar運動補償方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於改進PGA的雙基SAR運動補償方法，主要解決現有技術無法在運動誤差較大下進行運動補償的問題。其實現步驟是：1)對子孔徑數據進行距離徙動校正、距離壓縮和去斜處理；2)用PGA法對信號進行非空變相位誤差估計；並用誤差估計結果對數據作粗補償，得到剩餘相位誤差；3)將剩餘相位誤差展開為距離的二階多項式，得到常數項，一次項和二次項係數；4)利用相位加權PGA得到所述三個係數的最小均方梯度估計，並由梯度估計結果得到子孔徑相位誤差；5)將各子孔徑數據的相位誤差拼接得到全孔徑相位誤差；6)用全孔徑相位誤差進行運動補償和雙基SAR成像。本發明可用於處理運動誤差較大情形下的雙基SAR數據。
【專利說明】基於改進相位梯度自聚焦的雙基SAR運動補償方法
【技術領域】:
[0001]本發明屬於雷達【技術領域】，涉及雙基SAR的運動補償方法，可用於運動誤差較大情形下的雙基SAR成像處理。
【背景技術】:
[0002]雙基SAR的收發系統安裝在不同的平臺上，由於收發分置的特性，其相對於單基SAR具有更多的優勢，比如可以獲得更為豐富的目標散射信息，接收站的隱蔽性更強，並且具備更高的反隱身能力等。但其構型也更為複雜，因此較之單基SAR，其對成像算法的設計和運動補償算法的研究都提出了更高的要求。
[0003]針對未配備高精度慣性導航系統的高分辨SAR成像，研究基於回波數據的運動補償算法具有重要的應用價值。現有的針對聚束模式SAR數據的標準相位梯度自聚焦PGA算法，假設相位誤差不隨距離變化，利用相位誤差在不同距離單元間的冗餘性，在相位梯度估計中利用多個單元相干合成實現相位誤差估計，對非空變的相位誤差具有良好的估計效果，適用於運動誤差較小情形的SAR成像處理。針對條帶數據的相位曲率自聚焦算法由於相位曲率的二次差分特性，其穩健性和精度要差於PGA，對樣本數量和質量的要求也更高。相位匹配自聚焦PMA算法對PGA進行改進以適應條帶SAR處理，利用對每個樣本點進行高精度都卜勒中心估計並補償重疊孔徑處的局部線性相位。但以上算法均沒有考慮條帶模式工作時相位誤差具有強空變性的問題，對運動誤差較大產生包絡偏移及相位誤差具有較強空變性的情形無能為力。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於克服上述現有技術的不足，提出一種基於改進相位梯度自聚焦的雙基SAR運動補償方法，以在運動誤差較大情形下獲得雙基SAR的高質量成像結果。
[0005]實現本發明的技術方案是:首先通過傳統PGA方法獲得非空變的運動誤差估計，然後利用得到的非空變運動誤差對雷達數據進行粗補償，再將粗補償後的雷達數據按距離向進行分塊處理，然後利用加權極大似然估計每個距離塊的相位梯度，繼而結合得到的各距離快的相位梯度，利用相位加權PGA的加權最小均方梯度估計得到剩餘空變相位誤差的梯度估計，最後進行相位誤差拼接得到全孔徑相位誤差。其具體實現步驟包括如下:
[0006](I)將雙基SAR的雷達回波數據沿方位向進行子孔徑劃分，並對子孔徑數據進行距離徙動校正和距離壓縮，得到距離壓縮後的信號Stl ；
[0007](2)構造雙基SAR的去斜deramp函數Hderanip,將Hdwanip與距離壓縮後的信號S。相乘，得到deramp處理後的信號S1 ；
[0008](3)採用PGA方法對deramp處理後的信號S1進行非空變相位誤差&估計；
[0009](4)利用非空變誤差相位k對雷達數據進行非系統距離徙動校正，再利用得到的非系統距離徙動量進行相位誤差補償，完成雷達數據的粗補償，得到雷達數據的剩餘相位誤差Δ φ ；
[0010](5)將粗補償後的雷達數據進行距離分塊處理，對每個距離塊中的多個距離樣本通過加權極大似然估計相位梯度ψ
[0011](6)將步驟(4)得到的剩餘相位誤差Λ φ展開為距離的二階多項式
[0012]其中，AF = ne，r。表示場景中心點對應的雙基SAR斜距之和，r表示目標所在的距離塊等效位置，t表示慢時間，Gtl, 01和θ2分別表示剩餘運動誤差的常數項、一次項係數和二次項係數；
[0013](7)利用步驟(5)得到的相位梯度I,通過相位加權PGA方法，得到剩餘空變運動誤差的常數項Θ ^、一次項係數Θ 1、二次項係數Θ 2的最小均方梯度估計0 g和沒
[0014](8)對常數項梯度估計& 一次項係數的梯度估計$和二次項係數的梯度估計&進行積分操作，獲得各個子孔徑數據的相位誤差估計，再進行子孔徑相位誤差拼接，得到全
孔徑相位誤差0t(rtal ;
[0015](9)將C^total與雷達數據相乘，完成對全孔徑數據的運動補償；
[0016](10)利用雙基SAR成像算法對運動補償後的數據進行成像。
[0017]本發明與現有技術相比具有以下優點:
[0018]I)本發明綜合了現有自聚焦技術的優點，同時考慮了運動誤差引入的空變相位誤差和包絡偏移，適用於運動誤差較大情形下的雙基SAR成像處理。
[0019]2 )本發明引入了局部極大似然-加權相位梯度自聚焦方法，有效提升了相位誤差估計的效率和精度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明的實現流程圖；
[0021]圖2是採用PGA估計出的子孔徑數據的非空變運動誤差示意圖；
[0022]圖3是用本發明對不同距離塊數據得到的剩餘空變運動誤差估計結果；
[0023]圖4是採用PGA對經空變運動誤差補償後的子孔徑數據的相位誤差估計結果；
[0024]圖5是用本發明對實測數據處理所得的大場景雙基SAR成像結果。
【具體實施方式】
[0025]參照圖1，本發明的實現步驟如下:
[0026]步驟1:雙基SAR數據的距離徙動校正和距離壓縮。
[0027]1.1)依據方位向處理的點數N，將雙基SAR的雷達回波數據進行子孔徑劃分，分為
【權利要求】
1.一種基於改進相位梯度自聚焦的雙基SAR運動補償方法，包括以下步驟: (1)將雙基SAR的雷達回波數據沿方位向進行子孔徑劃分，並對子孔徑數據進行距離徙動校正和距離壓縮，得到距離壓縮後的信號Stl ； (2)構造雙基SAR的去斜deramp函數Hderamp,將Hderamp與距離壓縮後的信號Stl相乘，得到deramp處理後的信號S1 ； (3)採用PGA方法對deramp處理後的信號S1進行非空變相位誤差^估計； (4)利用非空變誤差相位^對雷達數據進行非系統距離徙動校正，再利用得到的非系統距離徙動量Δ及進行相位誤差補償，完成雷達數據的粗補償，得到雷達數據的剩餘相位誤差Δ φ ; (5)將粗補償後的雷達數據進行距離分塊處理，對每個距離塊中的多個距離樣本通過加權極大似然估計相位梯度I ； (6)將步驟(4)得到的剩餘相位誤差Λφ展開為距離的二階多項式
2.根據權利要求1所述的基於改進相位梯度自聚焦的雙基SAR運動補償方法，其中步驟(2)所述的構造雙基SAR的去斜deramp函數Hderamp,通過如下公式進行:
3.根據權利要求1所述的基於改進相位梯度自聚焦的雙基SAR運動補償方法，其中步驟(4)所述的利用非空變誤差I相位對雷達數據進行非系統距離徙動校正，通過如下公式進行:
4.根據權利要求1所述的基於改進相位梯度自聚焦的雙基SAR運動補償方法，步驟(4)所述的利用得到的非系統距離徙動量Λ/?進行相位誤差補償，通過如下公式進行:
5.根據權利要求1所述的基於改進相位梯度自聚焦的雙基SAR運動補償方法，其中步驟(5)所述的對每個距離塊中的多個距離樣本通過加權極大似然估計相位梯度&，通過如下公式進行:..,.,、 G nibg.[conj^, (g,/?)].^ (g,h +1)
6.根據權利要求1所述的基於改進相位梯度自聚焦的雙基SAR運動補償方法，其中步驟(7)所述的通過相位加權PGA的WLS方法，得到剩餘空變運動誤差的常數項Qtl、一次項係數Q1、二次項係數θ2的梯度估計.&, $和&，按如下步驟進行: (6a)分別構造距離矩陣Abl。。,，信雜比加權矩陣W和相位梯度估計矩陣Ω如下:
【文檔編號】G01S13/90GK103885061SQ201410119343
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月27日 優先權日:2014年3月27日
【發明者】邢孟道, 陳士超, 張磊, 保錚 申請人:西安電子科技大學