基于改进相位梯度自聚焦的双基sar运动补偿方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于改进PGA的双基SAR运动补偿方法，主要解决现有技术无法在运动误差较大下进行运动补偿的问题。其实现步骤是：1)对子孔径数据进行距离徙动校正、距离压缩和去斜处理；2)用PGA法对信号进行非空变相位误差估计；并用误差估计结果对数据作粗补偿，得到剩余相位误差；3)将剩余相位误差展开为距离的二阶多项式，得到常数项，一次项和二次项系数；4)利用相位加权PGA得到所述三个系数的最小均方梯度估计，并由梯度估计结果得到子孔径相位误差；5)将各子孔径数据的相位误差拼接得到全孔径相位误差；6)用全孔径相位误差进行运动补偿和双基SAR成像。本发明可用于处理运动误差较大情形下的双基SAR数据。
【专利说明】基于改进相位梯度自聚焦的双基SAR运动补偿方法
【技术领域】:
[0001]本发明属于雷达【技术领域】，涉及双基SAR的运动补偿方法，可用于运动误差较大情形下的双基SAR成像处理。
【背景技术】:
[0002]双基SAR的收发系统安装在不同的平台上，由于收发分置的特性，其相对于单基SAR具有更多的优势，比如可以获得更为丰富的目标散射信息，接收站的隐蔽性更强，并且具备更高的反隐身能力等。但其构型也更为复杂，因此较之单基SAR，其对成像算法的设计和运动补偿算法的研究都提出了更高的要求。
[0003]针对未配备高精度惯性导航系统的高分辨SAR成像，研究基于回波数据的运动补偿算法具有重要的应用价值。现有的针对聚束模式SAR数据的标准相位梯度自聚焦PGA算法，假设相位误差不随距离变化，利用相位误差在不同距离单元间的冗余性，在相位梯度估计中利用多个单元相干合成实现相位误差估计，对非空变的相位误差具有良好的估计效果，适用于运动误差较小情形的SAR成像处理。针对条带数据的相位曲率自聚焦算法由于相位曲率的二次差分特性，其稳健性和精度要差于PGA，对样本数量和质量的要求也更高。相位匹配自聚焦PMA算法对PGA进行改进以适应条带SAR处理，利用对每个样本点进行高精度多普勒中心估计并补偿重叠孔径处的局部线性相位。但以上算法均没有考虑条带模式工作时相位误差具有强空变性的问题，对运动误差较大产生包络偏移及相位误差具有较强空变性的情形无能为力。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种基于改进相位梯度自聚焦的双基SAR运动补偿方法，以在运动误差较大情形下获得双基SAR的高质量成像结果。
[0005]实现本发明的技术方案是:首先通过传统PGA方法获得非空变的运动误差估计，然后利用得到的非空变运动误差对雷达数据进行粗补偿，再将粗补偿后的雷达数据按距离向进行分块处理，然后利用加权极大似然估计每个距离块的相位梯度，继而结合得到的各距离快的相位梯度，利用相位加权PGA的加权最小均方梯度估计得到剩余空变相位误差的梯度估计，最后进行相位误差拼接得到全孔径相位误差。其具体实现步骤包括如下:
[0006](I)将双基SAR的雷达回波数据沿方位向进行子孔径划分，并对子孔径数据进行距离徙动校正和距离压缩，得到距离压缩后的信号Stl ；
[0007](2)构造双基SAR的去斜deramp函数Hderanip,将Hdwanip与距离压缩后的信号S。相乘，得到deramp处理后的信号S1 ；
[0008](3)采用PGA方法对deramp处理后的信号S1进行非空变相位误差&估计；
[0009](4)利用非空变误差相位k对雷达数据进行非系统距离徙动校正，再利用得到的非系统距离徙动量进行相位误差补偿，完成雷达数据的粗补偿，得到雷达数据的剩余相位误差Δ φ ；
[0010](5)将粗补偿后的雷达数据进行距离分块处理，对每个距离块中的多个距离样本通过加权极大似然估计相位梯度ψ
[0011](6)将步骤(4)得到的剩余相位误差Λ φ展开为距离的二阶多项式
[0012]其中，AF = ne，r。表示场景中心点对应的双基SAR斜距之和，r表示目标所在的距离块等效位置，t表示慢时间，Gtl, 01和θ2分别表示剩余运动误差的常数项、一次项系数和二次项系数；
[0013](7)利用步骤(5)得到的相位梯度I,通过相位加权PGA方法，得到剩余空变运动误差的常数项Θ ^、一次项系数Θ 1、二次项系数Θ 2的最小均方梯度估计0 g和沒
[0014](8)对常数项梯度估计& 一次项系数的梯度估计$和二次项系数的梯度估计&进行积分操作，获得各个子孔径数据的相位误差估计，再进行子孔径相位误差拼接，得到全
孔径相位误差0t(rtal ;
[0015](9)将C^total与雷达数据相乘，完成对全孔径数据的运动补偿；
[0016](10)利用双基SAR成像算法对运动补偿后的数据进行成像。
[0017]本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0018]I)本发明综合了现有自聚焦技术的优点，同时考虑了运动误差引入的空变相位误差和包络偏移，适用于运动误差较大情形下的双基SAR成像处理。
[0019]2 )本发明引入了局部极大似然-加权相位梯度自聚焦方法，有效提升了相位误差估计的效率和精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明的实现流程图；
[0021]图2是采用PGA估计出的子孔径数据的非空变运动误差示意图；
[0022]图3是用本发明对不同距离块数据得到的剩余空变运动误差估计结果；
[0023]图4是采用PGA对经空变运动误差补偿后的子孔径数据的相位误差估计结果；
[0024]图5是用本发明对实测数据处理所得的大场景双基SAR成像结果。
【具体实施方式】
[0025]参照图1，本发明的实现步骤如下:
[0026]步骤1:双基SAR数据的距离徙动校正和距离压缩。
[0027]1.1)依据方位向处理的点数N，将双基SAR的雷达回波数据进行子孔径划分，分为
【权利要求】
1.一种基于改进相位梯度自聚焦的双基SAR运动补偿方法，包括以下步骤: (1)将双基SAR的雷达回波数据沿方位向进行子孔径划分，并对子孔径数据进行距离徙动校正和距离压缩，得到距离压缩后的信号Stl ； (2)构造双基SAR的去斜deramp函数Hderamp,将Hderamp与距离压缩后的信号Stl相乘，得到deramp处理后的信号S1 ； (3)采用PGA方法对deramp处理后的信号S1进行非空变相位误差^估计； (4)利用非空变误差相位^对雷达数据进行非系统距离徙动校正，再利用得到的非系统距离徙动量Δ及进行相位误差补偿，完成雷达数据的粗补偿，得到雷达数据的剩余相位误差Δ φ ; (5)将粗补偿后的雷达数据进行距离分块处理，对每个距离块中的多个距离样本通过加权极大似然估计相位梯度I ； (6)将步骤(4)得到的剩余相位误差Λφ展开为距离的二阶多项式
2.根据权利要求1所述的基于改进相位梯度自聚焦的双基SAR运动补偿方法，其中步骤(2)所述的构造双基SAR的去斜deramp函数Hderamp,通过如下公式进行:
3.根据权利要求1所述的基于改进相位梯度自聚焦的双基SAR运动补偿方法，其中步骤(4)所述的利用非空变误差I相位对雷达数据进行非系统距离徙动校正，通过如下公式进行:
4.根据权利要求1所述的基于改进相位梯度自聚焦的双基SAR运动补偿方法，步骤(4)所述的利用得到的非系统距离徙动量Λ/?进行相位误差补偿，通过如下公式进行:
5.根据权利要求1所述的基于改进相位梯度自聚焦的双基SAR运动补偿方法，其中步骤(5)所述的对每个距离块中的多个距离样本通过加权极大似然估计相位梯度&，通过如下公式进行:..,.,、 G nibg.[conj^, (g,/?)].^ (g,h +1)
6.根据权利要求1所述的基于改进相位梯度自聚焦的双基SAR运动补偿方法，其中步骤(7)所述的通过相位加权PGA的WLS方法，得到剩余空变运动误差的常数项Qtl、一次项系数Q1、二次项系数θ2的梯度估计.&, $和&，按如下步骤进行: (6a)分别构造距离矩阵Abl。。,，信杂比加权矩阵W和相位梯度估计矩阵Ω如下:
【文档编号】G01S13/90GK103885061SQ201410119343
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月27日 优先权日:2014年3月27日
【发明者】邢孟道, 陈士超, 张磊, 保铮 申请人:西安电子科技大学