一种双基地前视SAR运动补偿方法技术

本发明专利技术公开了一种双基地前视SAR运动补偿方法，采用方位-慢时间解耦合操作，将同一距离单元内的不同方位点目标进行分离处理，主要步骤包括：(1)空不变运动误差补偿；(2)距离向聚焦处理；(3)距离空变运动误差补偿；(4)方位空变运动误差补偿；(5)方位压缩；克服了传统合成孔径雷达运动补偿方法和现有双基地合成孔径雷达运动补偿方法难以校正运动误差的方位空变问题；本发明专利技术方法能够有效去除运动误差的方位空变，从而实现了双基地前视合成孔径雷达的精确补偿与聚焦。

【技术实现步骤摘要】
一种双基地前视SAR运动补偿方法
本专利技术属于雷达
，它特别涉及双基地前视合成孔径雷达(SAR)中的运动补偿方法。
技术介绍
合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar，SAR)是一种全天时、全天候的高分辨率微波遥感成像雷达。在军事侦察、地形测绘、海洋及水文观测、环境及灾害监视、资源勘探以及地壳微变检测等领域，SAR发挥了越来越重要的作用。但在飞行器前视区域,由于传统的单基地SAR并不能形成等距离线与等多普勒线的正交，且存在多普勒模糊问题,因而在机理上不具备前视成像能力。双基地前视SAR采用收发分置工作模式，能够在接收站正前视区域，形成等距离线与等多普勒线的准正交，可以实现飞行器正前方区域的高分辨成像，在民用和军用领域都有着广阔的发展空间。理想条件下的双基地前视SAR成像，均是假设平台匀速直线运动。然而实际中，由于风、湍流的影响，平台往往偏离实际运动轨迹，从而引入运动误差，造成成像质量下降。因而，运动误差补偿是双基地前视SAR高分辨成像的关键技术。文献"Motioncompensationforsyntheticapertureradar,"J.Kirk,IEEETrans.AES.,vol.11,no.3,pp.338–348,May1975.提出了两步运动补偿方法，将运动误差分为一致运动误差与距离空变运动误差，能够有效补偿平台不规则运动给成像带来的影响。文献Nies,H.；Loffeld,O.；Natroshvili,K.；Ortiz,A.M.,"ASolutionforBistaticMotioncompensation,"GeoscienceandRemoteSensingSymposium,2006.IGARSS2006.IEEEInternationalConferenceon,vol.,no.,pp.1204,1207,July312006-Aug.42006将两步运动补偿方法运用到双基地正侧视模式中，有效补偿运动误差对成像的影响。然而，在双基前视模式中，接收站沿航迹运动误差影响极大，导致了运动误差的方位空变性不可忽略。因此，该算法无法实现双基地前视SAR的误差精确补偿与高精度成像。文献Y.leiLi,X.dongLiang,C.biaoDing,L.jiangZhou,andQ.Ding,“Improvementstothefrequencydivision-basedsubaperturealgorithmformotioncompensationinwide-beamSAR,”GeoscienceandRemoteSensingLetters,IEEE,vol.10,no.5,pp.1219–1223,Sept2013.和文献Z.Ding,L.Liu,T.Zeng,W.Yang,andT.Long,“ImprovedmotioncompensationapproachforsquintairborneSAR,”GeoscienceandRemoteSensing,IEEETransactionson,vol.51,no.8,pp.4378–4387,Aug2013.在两步运动补偿的基础上，提出了距离－多普勒域子孔径分段的方位向空变相位误差补偿算法。该方法补偿了方位空变的运动误差，能够适用于双基地前视模式。但是这种方法只适合方位向范围变化不大的情况，而且数据分块还降低了处理的效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对
技术介绍
存在的缺陷，提出一种双基地前视SAR运动补偿方法，采用方位-慢时间解耦合操作，将同一距离单元内的不同方位点目标进行分离处理，能够有效去除运动误差的方位空变，从而实现了双基地前视合成孔径雷达的精确补偿与聚焦。本专利技术的技术方案为：一种双基地前视SAR运动补偿方法，通过采用方位-慢时间解耦合操作，将同一距离单元内的不同方位点目标进行分离处理，从而对各方位点目标乘以对应的相位，分别进行误差相位校正，得到运动补偿后的精确聚焦图象。进一步地，具体包括以下步骤：S0：建立运动误差时的场景中心点回波模型；S1：对由步骤S0得到的回波信号进行空不变相位误差补偿以及距离向徙动误差补偿；S2：对由步骤S1得到的回波信号进行距离向聚焦处理；S3：计算距离空变的双基地距离历史误差，根据该历史误差构造距离空变运动误差相位补偿因子，对由步骤S2得到的回波信号进行距离空变运动误差补偿；S4：采用方位-慢时间解耦合对由步骤S3得到的回波信号进行方位空变相位补偿；S5：对步骤S4得到的回波信号进行方位向傅立叶变换，并乘以方位压缩相位，然后进行方位向逆傅立叶变换得到运动补偿后的聚焦图像。更进一步地，所述步骤S1具体包括以下分步骤：S11：计算场景中心点双基地距离历史误差；S12：根据步骤S11得到的双基地距离历史误差构造空不变运动误差相位补偿因子；S13：根据步骤S12得到的空不变运动误差相位补偿因子，对步骤S0得到的回波信号进行空不变相位误差补偿；S14：对空不变相位误差补偿后的回波信号进行距离向徙动误差补偿，得到距离向徙动误差补偿后的回波信号。更进一步地，所述步骤S2具体包括以下分步骤：S21：构造参考点目标频谱相位，并根据该参考点目标频谱相位得到相位因子；S22：对步骤S1得到的回波信号进行二维傅里叶变换，得到二维频域回波，并将该二维频域回波信号乘上由步骤S21得到的相位因子；S23：对由步骤S22得到的回波通过插值处理进行距离频率变换，然后对距离频率变换后的回波进行二维逆傅里叶变换，得到距离向聚焦后的二维时域回波。更进一步地，所述步骤S4具体为：根据由步骤S3得到的回波信号的列数确定距离向采样点数N，并依次对由步骤S3得到的回波信号每一列方位向数据进行方位空变相位补偿。更进一步地，所述方位空变相位补偿具体包括以下步骤：S41：对由步骤S3得到的回波信号的每一列方位向数据依次进行方位-慢时间耦合操作；S42：对由步骤S41得到的数据进行方位空变相位补偿；S43：对步骤S42得到的数据进行方位投影处理，依次替代步骤S3得到的回波信号中每一列方位向数据，得到方位空变相位误差校正后的回波信号。更进一步地，所述步骤S41具体包括以下分步骤：S411：初始化一个零矩阵，所述零矩阵行数与由步骤S3得到的回波信号行数相同，列数与距离采样点数N相同；S412：将由步骤S3得到的回波信号的第p列方位向数据存入零矩阵的第(N/2+1)列，并将此时的零矩阵记为数据C0；其中，p＝1,2,…,N；S413：对数据C0进行二维傅里叶变换，得到二维频域数据C1；S414：构造逆距离徙动校正相位因子，从而得到距离徙动相位，将数据C1乘上距离徙动相位，得到逆距离徙动校正后的二维频域数据C2；S415：对数据C2进行距离向逆傅立叶变换，得到距离时域方位频域数据C3；S416：将数据C3乘上构造的距离投影相位，得到方位-慢时间解耦合操作后的数据C4；S417：对数据C4进行方位向逆傅里叶变换，得到方位-慢时间解耦合操作后的二维时域数据C5。进一步地，所述步骤S42具体包括以下分步骤：S421：计算得到方位空变的双基地距离历史误差，对计算出的方位空变的双基地距离历史误差进行方位时间插值处理，得到插值后的距本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双基地前视SAR运动补偿方法，其特征在于，通过采用方位‑慢时间解耦合操作，将同一距离单元内的不同方位点目标进行分离处理，从而对各方位点目标乘以对应的相位，分别进行误差相位校正，得到运动补偿后的精确聚焦图象。

【技术特征摘要】
1.一种双基地前视SAR运动补偿方法，其特征在于，通过采用方位-慢时间解耦合操作，将同一距离单元内的不同方位点目标进行分离处理，从而对各方位点目标乘以对应的相位，分别进行误差相位校正，得到运动补偿后的精确聚焦图象；具体包括以下步骤：S0：建立运动误差时的场景中心点回波模型；S1：对由步骤S0得到的回波信号进行空不变相位误差补偿以及距离向徙动误差补偿；S2：对由步骤S1得到的回波信号进行距离向聚焦处理；S3：计算距离空变的双基地距离历史误差，根据该历史误差构造距离空变运动误差相位补偿因子，对由步骤S2得到的回波信号进行距离空变运动误差补偿；S4：采用方位-慢时间解耦合对由步骤S3得到的回波信号进行方位空变相位补偿；S5：对步骤S4得到的回波信号进行方位向傅立叶变换，并乘以方位压缩相位，然后进行方位向逆傅立叶变换得到运动补偿后的聚焦图像；所述步骤S4具体为：根据由步骤S3得到的回波信号的列数确定距离向采样点数N，并依次对由步骤S3得到的回波信号每一列方位向数据进行方位空变相位补偿。2.根据权利要求1所述的一种双基地前视SAR运动补偿方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下分步骤：S11：计算场景中心点双基地距离历史误差；S12：根据步骤S11得到的双基地距离历史误差构造空不变运动误差相位补偿因子；S13：根据步骤S12得到的空不变运动误差相位补偿因子，对步骤S0得到的回波信号进行空不变相位误差补偿；S14：对空不变相位误差补偿后的回波信号进行距离向徙动误差补偿，得到距离向徙动误差补偿后的回波信号。3.根据权利要求1所述的一种双基地前视SAR运动补偿方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下分步骤：S21：构造参考点目标频谱相位，并根据该参考点目标频谱相位得到相位因子；S22：对步骤S1得到的回波信号进行二维傅里叶变换，得到二维频域回波，并将该二维频域回波信号乘上由步骤S21得到的相位因子；S23：对由步骤S22得到的回波通过插值处理进行距离频率变换，然后对距离频率变换后的回波进行二维逆傅里叶变换，得到距离向聚焦后的二维时域回波。4.根据权利要求1所述的一种双基地前视SAR运动补偿方法，其特征在于，所述方位空变相位补偿具体包括以下步骤：S41：对由步骤S3得到的回波信号的每一列方位向数据依次进行方位-慢时间耦合操作；S42：...

【专利技术属性】
技术研发人员：武俊杰，蒲巍，黄钰林，李文超，杨建宇，杨海光，杨晓波，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51