基于相位中心点追踪的斜前视SAR多普勒质心估计方法技术

本发明专利技术公开一种基于相位中心点追踪的斜前视SAR多普勒质心估计方法，针对目前的多普勒质心估计精度不高的问题，利用了斜前视SAR回波的方位向信号的相位域特性，反复对方位向信号进行相位补偿操作，然后设计此相位补偿操作的评价函数对方位向信号相位零频点进行追踪，建立多普勒质心与评价函数的定量关系模型；利用粗估计与精估计两个阶段对此关系模型进行求解；在粗估计阶段，利用黄金分割法可以在搜索范围快速得到多普勒质心估计值；然后在精确估计阶段，对信号进行插值，利用粗估计阶段得到的估计值，再进行多普勒质心的精确估计，提高了算法的效率；本发明专利技术可对斜前视SAR多普勒质心进行精确估计，且算法速度快，实时性强。

An oblique forward SAR Doppler centroid estimation method based on phase center point tracking

The invention discloses a method for estimating the phase center based on tracking the oblique forward-looking SAR Doppler centroid, aiming at the problem of high precision Doppler centroid current estimates, using oblique azimuth forward-looking SAR echo phase domain signal characteristics, repeated on the azimuth phase compensation operation to the signal, the azimuth signal phase zero frequency to evaluate the function and design of the phase compensation operation of the track, a quantitative relationship between Doppler centroid and model function evaluation; for the two stages of this model using coarse estimation and fine estimation; in the coarse estimation stage, using the golden section method can obtain the Doppler centroid estimation value in the search scope; then in the stage of accurate estimation, interpolation of signal estimation using coarse estimation phase values obtained, then the accurate estimation of Doppler centroid, improve The efficiency of the algorithm; the invention can accurately estimate the skew forward SAR Doppler centroid, and the algorithm is fast and real-time.

【技术实现步骤摘要】
基于相位中心点追踪的斜前视SAR多普勒质心估计方法
本专利技术属于合成孔径雷达领域，特别涉及一种相位中心点追踪的斜前视SAR多普勒质心的估计技术。
技术介绍
合成孔径雷达(SAR)由于其具有全天时、全天候成像、高分辨率和强穿透力等优点，目前被广泛应用到军事和民用领域。而与常规侧视SAR相比，斜前视SAR在战机对地侦查、自主着陆、物质空投、导弹精确制导等方面具有独特优势，目前得到了广泛的应用。对于工作在斜前视模式下的SAR来说，由于传感器与目标的相对运动，接收信号经历了多普勒频移。其中，多普勒质心是斜前视SAR成像处理中所需要的重要参数。多普勒质心在SAR信号处理中可用来进行反解姿态参数以及构造精确的方位匹配函数。当多普勒质心估计存在误差时，方位匹配滤波器的中心频率偏离信号频谱能量峰值，这会降低目标主响应的压缩能量，而提高模糊区的能量，会恶化信号模糊比及信噪比。原则上，多普勒中心频率可以直接由载机平台的飞行姿态数据计算得出。但由于雷达平台往往在速度、姿态等方面存在一定的不确定和不规则性，使直接计算出的多普勒质心并不准确。因此，利用SAR回波数据对多普勒质心参数进行精确估计具有重大的意义本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于相位中心点追踪的斜前视SAR多普勒质心估计方法，其特征在于，包括：S1、对获取的斜前视SAR对点目标成像的二维回波数据进行距离向脉冲压缩，得到经距离向脉冲压缩后的回波信号；S2、对步骤S1得到的回波信号进行距离走动校正；S3、对步骤S2得到的回波信号进行去包络处理，得到去包络后的回波信号；S4、对步骤S3得到的回波信号进行局部去噪处理；S5、对经步骤S4处理的回波信号进行多普勒质心粗估计；S6、根据步骤S5得到的多普勒质心粗估计结果，进行多普勒质心精估计。

【技术特征摘要】
1.基于相位中心点追踪的斜前视SAR多普勒质心估计方法，其特征在于，包括：S1、对获取的斜前视SAR对点目标成像的二维回波数据进行距离向脉冲压缩，得到经距离向脉冲压缩后的回波信号；S2、对步骤S1得到的回波信号进行距离走动校正；S3、对步骤S2得到的回波信号进行去包络处理，得到去包络后的回波信号；S4、对步骤S3得到的回波信号进行局部去噪处理；S5、对经步骤S4处理的回波信号进行多普勒质心粗估计；S6、根据步骤S5得到的多普勒质心粗估计结果，进行多普勒质心精估计。2.根据权利要求1所述的基于相位中心点追踪的斜前视SAR多普勒质心估计方法，其特征在于，步骤S1得到的脉冲压缩后的回波信号s0(τ,t)表达式为：其中，wa(t)为方位向时域包络，R(t)是SAR平台与点目标的瞬时斜距，t代表方位向慢时间，τ代表距离向快时间，Kr为信号调频率，λ为发射信号波长，c为光速，j是虚数单位。3.根据权利要求1所述的基于相位中心点追踪的斜前视SAR多普勒质心估计方法，其特征在于，步骤S2具体包括：S21、采用基于徙动轨迹的估计方法得到初估的多普勒质心S22、将步骤S1得到的回波信号s0(τ,t)通过快速傅里叶变换到距离频域；其中，t代表方位向慢时间，τ代表距离向快时间；S23、将步骤S22得到的距离频域回波信号s0(fr,t)，乘以根据步骤S21的得到的距离走动校正相位；其中，fr为距离向频率；S24、对步骤S23得到的回波信号采用快速傅里叶逆变换到时域，得到距离走动校正后的回波信号。4.根据权利要求3所述的基于相位中心点追踪的斜前视SAR多普勒质心估计方法，其特征在于，步骤S24得到的距离走动校正后的回波信号s1(τ,t)表达式为：其中，IFFT表示快速傅里叶逆变换，c为光速。5.根据权利要求1所述的基于相位中心点追踪的斜前视SAR多普勒质心估计方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：在经过距离校正后的回波信号s1(τ,t)中，取出在合成孔径时间内信噪比最大的一个距离门的方位向信号，记为sa0(t)；通过下式进行去包络操作，去包络后信号记为sa1(t)；其中，||*||代表求取信号的绝对值。6.根据权利要求1所述的基于相位中心点追踪的斜前视SAR多普勒质心估计方法，其特征在于，步骤S4具体为：S41、取出步骤S3得到的信号sa1(t)频率变化较慢的区域，记为sa0_sub(t)；S42、对sa0_sub(t)进行快速傅里叶变换到频域，然后在频域进行滤波处理；S43、将步骤S42得到的回波信号通过快速傅里叶逆变换到时域，记为sa1_sub(t)；S44、将步骤S43得到的sa1_sub(t)拼到步骤S41中sa_sub(t)的原始取出位置，得到局部去噪后的信号，记为sa2(t)。7.根据权利要求6所述的基于相位中心点追踪的斜前视SAR多普勒质心估计方法，其特征在于，步骤S43所述sa1_sub(t)表达式为：sa1_sub(t)＝IFFT(FFT(sa0_sub(t))H(jw))其中，FFT表示快速傅里叶变换，H(jw)表示低通滤波器。8.根据权利要求1所述的基于相位中心点追踪的斜前视SAR多普勒质心估计方法，其特征在于，步骤S5具体包括：S51、设置迭代次数记k的初始取值为1；搜索区间设置为：[a(k),b(k)]，a(k)表示第k次迭代的区间下限，b(k)表示第k次迭代的区间上限；采用步骤S21中估计的多普勒质心设置初始搜索区间为S52、根据下式计算多普勒质心估计值的试探点λ(k)和μ(k)：λ(k)＝a(k)+0.382(b(k)-a(k))，μ(k)＝a(k)+0.618(b(k)-a(k))S53、利用多普勒质心试探点λ(k)和μ(k)，分别对信号sa2(t)进行相位补偿操作，补偿后...

【专利技术属性】
技术研发人员：武俊杰，王井增，蒲巍，胥遇时，缪昱宣，李中余，杨建宇，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51