一种基于最大锐度的线阵SAR快速自聚焦成像方法技术

本发明专利技术提供了一种基于最大锐度的线阵SAR快速自聚焦成像方法，它是基于线阵SAR三维图像的最大锐度准则和后向投影成像原理，首先利用图像锐度偏导数构造后向投影自聚焦成像的相位误差估计等式，然后采用共轭梯度方法对相位误差估计等式进行快速近似求解，从而实现线阵SAR回波中相位误差的快速估计，最后进行相位误差补偿并进行后向投影成像，从而实现了线阵SAR后向投影快速自聚焦成像处理。本发明专利技术无需已知相位误差分布的先验信息，可快速估计线阵SAR回波数据中存在的低频、高频以及随机分布的相位误差，适用于复杂运动轨迹情况下的线阵SAR快速自聚焦成像。

A fast autofocus imaging method based on maximum sharpness of linear array SAR

The invention provides a maximum sharpness based linear array SAR fast auto focusing and imaging method, it is the largest standard linear SAR 3D image sharpness and principle of projection imaging based on the image sharpness of partial derivative structure to the self focusing imaging projection phase error estimation equation, then the equation of phase error estimation fast approximate solution by using the conjugate gradient method, so as to realize the fast phase error estimation of linear SAR signal, the phase error compensation and back projection imaging, so as to realize the linear SAR back projection fast self imaging. The invention does not need to know the prior information of the phase error distribution, and can quickly estimate the low frequency, high frequency and randomly distributed phase errors existing in the linear SAR echo data, and is suitable for fast SAR self focusing imaging under complex motion trajectories.

【技术实现步骤摘要】
一种基于最大锐度的线阵SAR快速自聚焦成像方法
本专利技术属于雷达
，它特别涉及合成孔径雷达(SAR)成像

技术介绍
合成孔径雷达(SAR)作为一种具有全天时、全天候、信息量丰富的遥感成像技术，已成为当今对地观测的重要手段，在地形图像生成、目标探测与侦察、目标精确打击、国土资源勘查和自然灾害监测等国民经济与军事领域得到越来越广泛的应用。因具备三维成像能力，线阵SAR(LASAR)是近几年来被广泛关注的一种新型SAR成像技术。本质上，线阵SAR是一种通过控制线阵天线在空间中运动形成一个大虚拟二维面阵获得观测目标二维分辨，并结合脉冲压缩技术实现目标的第三维分辨的SAR成像技术，详见文献“韦顺军.线阵三维合成孔径雷达稀疏成像技术研究[D].电子科技大学,2013”。相对于常规SAR成像，线阵SAR可工作于多种成像模式，如侧视、斜视、下视和前视等，突破了常规SAR成像模式限制与不足(常规SAR通常只能工作于侧视成像模式)，详见文献“彭学明,王彦平,谭维贤,等.基于跨航向稀疏阵列的机载下视MIMO3D-SAR三维成像算法[J].电子与信息学报,2012,34(4):943-94本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于最大锐度的线阵SAR快速自聚焦成像方法，其特征是它包括以下几个步骤：步骤1、初始化线阵SAR的系统参数和回波数据：初始化线阵SAR系统参数包括：线阵SAR系统中第n个阵元在第l个慢时刻的位置矢量，记做Pn(l)，其中n为线阵天线的阵元序号，n为自然数，n＝1,2,...,N，N为线阵天线的阵元总数，l为线阵SAR方位向慢时刻的序号，l为自然数，l＝1,2,...,K，K为方位向慢时刻的总数；线阵天线的总长度，记做L；雷达工作的中心频率，记做fc；雷达工作的载频波长，记做λ；雷达发射基带信号的信号带宽，记做Br；雷达发射信号的脉冲宽度，记做TP；雷达接收系统的采样频率，记做fs；雷达系统...

【技术特征摘要】
1.一种基于最大锐度的线阵SAR快速自聚焦成像方法，其特征是它包括以下几个步骤：步骤1、初始化线阵SAR的系统参数和回波数据：初始化线阵SAR系统参数包括：线阵SAR系统中第n个阵元在第l个慢时刻的位置矢量，记做Pn(l)，其中n为线阵天线的阵元序号，n为自然数，n＝1,2,...,N，N为线阵天线的阵元总数，l为线阵SAR方位向慢时刻的序号，l为自然数，l＝1,2,...,K，K为方位向慢时刻的总数；线阵天线的总长度，记做L；雷达工作的中心频率，记做fc；雷达工作的载频波长，记做λ；雷达发射基带信号的信号带宽，记做Br；雷达发射信号的脉冲宽度，记做TP；雷达接收系统的采样频率，记做fs；雷达系统的脉冲重复频率，记做PRF；雷达系统的脉冲重复时间，记为PRI；光在空气中的转播速度，记做c；距离向快时刻的总数，记为T，距离向快时刻序列记为t＝1,2,…,T，其中t为第t个距离向快时刻；上述参数均为线阵SAR系统的标准参数，其中线阵天线的阵元总数N，线阵天线总长度L，雷达中心频率fc，雷达载频波长λ，雷达发射基带信号的信号带宽Br，雷达发射信号脉冲宽度TP，雷达接收系统的采样频率fs,雷达系统的脉冲重复频率PRF在线阵SAR系统设计过程中已经确定；线阵SAR系统中第n个阵元在第l个慢时刻的位置矢量Pn(l)在线阵SAR成像观测方案中已经确定；根据线阵SAR成像系统方案和观测方案，线阵SAR成像方法需要的初始化成像系统参数均为已知；线阵SAR第n个阵元在第l个方位向慢时刻和第t个距离向快时刻采样得到的原始回波数据，记为s(t,l,n)，t＝1,2,…,T，l＝1,2,…,K，n＝1,2,...,N；在实际线阵SAR系统中，原始回波数据s(t,l,n)由线阵SAR系统数据接收机提供；在仿真线阵SAR成像过程中，原始回波数据s(t,l,n)根据线阵SAR成像系统参数，采用标准合成孔径雷达原始回波仿真方法产生得到；在线阵SAR数据进行成像之前，原始回波数据s(t,l,n)均已知；步骤2、对线阵SAR原始回波信号进行距离向脉冲压缩：采用标准合成孔径雷达距离压缩方法对步骤1中得到的线阵SAR原始回波数据s(t,l,n)，t＝1,2,…,T，l＝1,2,…,K，n＝1,2,...,N进行距离向脉冲压缩，得到距离向脉冲压缩后的线阵SAR回波数据，记为sr(t,l,n)，t＝1,2,…,T，l＝1,2,…,K，n＝1,2,...,N，其中T为步骤1中得到的距离向快时刻总数，K为步骤1中得到的方位向慢时刻总数，N为步骤1中得到的线阵天线的阵元总数；步骤3、初始化线阵SAR后向投影成像空间的参数：初始化线阵SAR后向投影成像空间的参数，包括：以雷达波束照射场区域地平面和垂直于该地平面向上的单位向量所构成的三维空间直角坐标作为线阵SAR的后向投影成像空间，记为Ω；后向投影成像空间Ω在水平横向、水平纵向和高度向的长度范围分别记为Wx、Wy和Wz；将后向投影成像空间Ω均匀划分成大小相等的立体单元格，后向投影成像空间Ω中的单元格总数，记为M；后向投影成像空间Ω中第m个单元格的坐标矢量，记为Qm，m表示后向投影成像空间Ω中第m个单元格，m为正整数，m＝1,2,…,M，其中M为后向投影成像空间Ω中的单元格总数；步骤4、构造线阵SAR后向投影成像算法的基矩阵：对步骤1初始化得到的线阵SAR系统参数、步骤2得到的距离向脉冲压缩后的线阵SAR回波数据sr(t,l,n)和步骤3初始化得到的后向投影成像空间Ω，采用标准合成孔径雷达后向投影成像算法构造线阵SAR后向投影成像算法的基矩阵，得到线阵SAR后向投影算法的基矩阵，记为B，其中矩阵B的维数为M×KN，M为步骤3初始化得到的线阵SAR后向投影成像空间Ω中的单元格总数，K为步骤1初始化得到的方位向慢时刻总数，N为步骤1初始化得到的线阵天线的阵元总数；步骤5、初始化最大锐度相位误差迭代估计的参数：初始化最大锐度相位误差迭代估计的参数，包括：迭代相位误差估计过程的最大迭代次数，记为MaxIter；k记为相...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦顺军，张晓玲，周黎明，田博坤，师君，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51