一种基于多通道复图像空间的相位误差估计方法技术

本发明专利技术属于通信技术领域，具体涉及一种基于多通道复图像空间的相位误差估计方法，包括：获取回波数据；对回波数据进行置零操作，得到置零回波数据；对置零回波数据进行方位频谱重构得到信号频谱；通过线频调变标算法对信号频谱进行成像得到第一图像集；对第一图像集进行低通滤波得到第二图像集；对第二图像集进行相位误差估计得到相位误差；根据相位误差对第一图像集进行误差补偿得到目标图像。本发明专利技术对多通道相位误差的估计是在图像空间中进行，避免多次迭代处理造成的繁重的计算量，提高了多通道相位误差估计的速度和效率；先进行重构和成像，再进行多通道相位误差的估计，由于成像后信号的能量相对于成像前更能集中，能得到更好的误差估计效果。

A phase error estimation method based on multi-channel complex image space

【技术实现步骤摘要】
一种基于多通道复图像空间的相位误差估计方法
本专利技术属于通信
，具体涉及一种基于多通道复图像空间的相位误差估计方法。
技术介绍
由于星载SAR具有免受国界区域和自然条件等方面限制，以及SAR全天时、全天候工作的特点，星载SAR成为近年来世界各地学者的热点研究对象。针对星载SAR先后发展出多种成像算法，并取得了较好的成像结果。随着对SAR成像需求的提高，高方位分辨率和宽测绘带成为近年来发展的重点目标。然而，由于低PRF和高分辨率之间是一组基本矛盾，高方位分辨率和宽测绘带在传统的SAR系统中不能同时实现。能够获得高方位分辨率和宽测绘带成像的方位多通道SAR系统吸引了越来越多的关注，而方位多通道SAR系统的提出，有效地解决了低PRF和高分辨率之间的这一基本矛盾。该系统运行时PRF选用低于单通道奈奎斯特采样率的频率，通过方位信号重构消除多通道回波在方位上存在多普勒模糊，因而常规的单通道的成像算法得以应用于多通道数据的成像。实际操作中，由于非理想因素存在于方位多通道SAR系统中，通道间存在相位增益误差，位置不确定和时间不确定，所以通道间不可避免地存在通道不匹配。这些通道间的不匹配将会严重影响重构的性能，造成成像结果中存在方位模糊，严重降低成像质量。因此，针对多通道SAR系统中通道间不匹配的估计和校正成为在实际操作中的关键问题。针对方位多通道SAR系统通道间的相位误差，现有方法大多是在频域上进行估计补偿，也有部分方法是在时域上采用最小熵的方法，通过迭代对通道间的相位误差进行迭代估计。针对方位多通道SAR系统通道间的不匹配，不少学者对这一问题进行了深入地研究，其中西安电子科技大学李真芳教授针对分布式小卫星系统，提出的基于杂波的通道不匹配的估计和校正的正交子空间法，这一方法已经成功应用于方位多通道SAR系统。其他研究者也提出了基于相邻通道相关特性的时域通道误差校正方法。上述研究所提出的方法是在图像成像前对通道误差进行估计，可将其归为一类信号空间方法。有部分研究者提出在图像空间上采用最小熵的方法，对通道间的相位误差进行估计的方法，先后发展出最小熵自聚焦方法、加权最小熵方法和基于最大似然估计的加权最小熵方法。由于无法获得最小熵方法的自闭解，上述方法需要通过多次迭代来实现。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于多通道复图像空间的相位误差估计方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：一种基于多通道复图像空间的相位误差估计方法，包括：获取回波数据；对所述回波数据进行置零操作，得到置零回波数据；对所述置零回波数据进行方位频谱重构得到信号频谱；通过线频调变标算法对所述信号频谱进行成像得到第一图像集；对所述第一图像集进行低通滤波得到第二图像集；对所述第二图像集进行相位误差估计得到相位误差；根据所述相位误差对所述第一图像集进行误差补偿得到目标图像。在本专利技术的一个实施例中，所述置零操作为：取含有M个通道的所述回波数据中的第m通道数据，再将其余通道数据置零，每个通道数据只进行一次置零，经过M次置零后得到M组置零数据，其中m≤M。在本专利技术的一个实施例中，对所述置零回波数据进行方位频谱重构得到信号频谱，包括：对所述M组置零数据进行逆滤波得到M组逆滤波信号；对所述M组逆滤波信号进行重新排列得到信号频谱。在本专利技术的一个实施例中，对所述第二图像集进行相位误差估计得到相位误差，包括：对所述第二图像集中的基频分量成像结果的协方差矩阵进行分析得到图像空间；通过最小化代价函数对所述图像空间进行误差估计得到相位误差。在本专利技术的一个实施例中，所述最小代价函数的表达式为：其中，ψ为代价函数，Γ为相位误差，η＝[Γ11,Γ22,…ΓMM]T，ΓMM为矩阵Γ的第m行m列元素，Vi＝diagPThi，diagPThi为一个对角元素为向量PThi的对角矩阵，L为正整数，hi为H的第i列，H为导向矢量矩阵，pt为矩阵P的第t行，i＞0。在本专利技术的一个实施例中，所述代价函数为：其中，为B的估计量。本专利技术的有益效果：本专利技术对多通道相位误差的估计是在图像空间中进行，且避免了多次迭代处理造成的繁重的计算量，提高了多通道相位误差估计的速度和效率；还采用基于基频滤波的方式，将重构后的信号通过低通滤波器，降低了多通道信号在图像空间中的自由度，增加了本专利技术的相位误差估计方法所适用的场景；先进行重构和成像，再进行多通道相位误差的估计，由于成像后信号的能量相对于成像前更能集中，所以当选取信噪比高的子图像进行通道相位误差估计时，能得到更好的误差估计效果。以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种基于多通道复图像空间的相位误差估计方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种基于多通道复图像空间的相位误差估计方法的流程框图；图3是本专利技术实施例提供的一种基于多通道复图像空间的相位误差估计方法未通过低通滤波器进行自由度压缩的成像结果；图4是本专利技术实施例提供的一种基于多通道复图像空间的相位误差估计方法通过低通滤波器进行自由度压缩后的成像结果；图5是本专利技术实施例提供的一种基于多通道复图像空间的相位误差估计方法估计得到的通道相位误差补偿给图像后的成像结果；图6是本专利技术实施例提供的使用传统的信号空间方法成像且未经过通道相位误差补偿的成像结果。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。请参见图1，图1是本专利技术实施例提供的一种基于多通道复图像空间的相位误差估计方法的流程示意图，包括：获取回波数据；对所述回波数据进行置零操作，得到置零回波数据；对所述置零回波数据进行方位频谱重构得到信号频谱；通过线频调变标算法对所述信号频谱进行成像得到第一图像集；对所述第一图像集进行低通滤波得到第二图像集；对所述第二图像集进行相位误差估计得到相位误差；根据所述相位误差对所述第一图像集进行误差补偿得到目标图像。具体的，取原始多通道信号的第一个通道的数据，将余下的通道置零，对其余的M-1通道进行相同的重复的操作，共得到M组置零的数据，由此得到置零回波数据；将方位多通道SAR系统对原始多通道信号的采样过程看成是一个滤波过程，所以对多通道数据进行逆滤波，然后将逆滤波后得到的频谱分量进行重新排列，即可得到完整的信号频谱；对M组置零后的数据进行信号重构，得到M组重构完的数据，由于每个通道的数据都不是完整的数据，所以M组重构完的数据仍存在方位模糊；对M组重构后的数据通过线频调变标算法进行成像，可得到M组存在方位模糊或重影的图像Ie,Ie＝[I1，I2,…,IM]T，IM表示第m组的图像,[·]T为转置操作；成像结果分为两部分,一部分用于最终的成像，另一部分用于通道相位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于多通道复图像空间的相位误差估计方法，其特征在于，包括：/n获取回波数据；/n对所述回波数据进行置零操作，得到置零回波数据；/n对所述置零回波数据进行方位频谱重构得到信号频谱；/n通过线频调变标算法对所述信号频谱进行成像得到第一图像集；/n对所述第一图像集进行低通滤波得到第二图像集；/n对所述第二图像集进行相位误差估计得到相位误差；/n根据所述相位误差对所述第一图像集进行误差补偿得到目标图像。/n

【技术特征摘要】
1.基于多通道复图像空间的相位误差估计方法，其特征在于，包括：
获取回波数据；
对所述回波数据进行置零操作，得到置零回波数据；
对所述置零回波数据进行方位频谱重构得到信号频谱；
通过线频调变标算法对所述信号频谱进行成像得到第一图像集；
对所述第一图像集进行低通滤波得到第二图像集；
对所述第二图像集进行相位误差估计得到相位误差；
根据所述相位误差对所述第一图像集进行误差补偿得到目标图像。


2.根据权利要求1所述的基于多通道复图像空间的相位误差估计方法，其特征在于，所述置零操作为：
取含有M个通道的所述回波数据中的第m通道数据，再将其余通道数据置零，每个通道数据只进行一次置零，经过M次置零后得到M组置零数据，其中m≤M。


3.根据权利要求2所述的基于多通道复图像空间的相位误差估计方法，其特征在于，对所述置零回波数据进行方位频谱重构得到信号频谱，包括：
对所述M组置零数据进行逆滤波得到M组逆滤波信号；
对所述M...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙光才，王敬旺，向吉祥，邢孟道，郭亮，保铮，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61