基于双频联合处理技术的太赫兹频段SAR运动补偿算法制造技术

基于双频联合处理技术的太赫兹频段SAR运动补偿算法，包括：S1，SAR发射线性调频信号，线性调频信号经散射点反射后得到回波信号；S2，将回波信号沿距离向分成第一子带信号和第二子带信号，并分别对第一子带信号和第二子带信号进行距离压缩得到第一压缩信号和第二压缩信号；S3，对第一压缩信号和第二压缩信号分别进行相位误差估计分别得到第一相位误差和第二相位误差；S4，比较第一相位误差和第二相位误差得到最优相位误差；S5，将最优相位误差转换为运动误差，运动误差即为SAR的运动补偿值。本发明专利技术将双频联合技术和PGA技术相结合，得到更加精准的运动误差估计值，进而对SAR图像进行有效补偿，得到聚焦性较好的SAR图像。

【技术实现步骤摘要】
基于双频联合处理技术的太赫兹频段SAR运动补偿算法
本专利技术涉及SAR运动补偿处理
，尤其涉及一种基于双频联合处理技术的太赫兹频段SAR运动补偿算法。
技术介绍
太赫兹(Terahertz，THz)波频率范围覆盖0.1THz～10THz(对应的波长为30μm～3mm)，介于毫米波与红外可见光之间，具有红外和微波的优势，相对应的太赫兹雷达的载频频率高，易于产生大带宽信号，从而具有极高的距离向分别率，因此在雷达成像与目标探测等领域有着广阔的应用前景。因此在SAR成像领域，太赫兹频段SAR成像得到广泛应用，而在成像过程中，成像过程中出现的冗余等现象需要运动补偿进行修正，而运动补偿的准确性和效率很大程度上决定了SAR成像结果的好坏，传统的应用PGA进行运动误差估计，精度不高，运动补偿计算往往达不到一些高精度的要求。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术提供了一种基于双频联合处理技术的太赫兹频段SAR运动补偿算法，本专利技术将双频联合技术和PGA技术相结合，得到更加精准的运动误差估计值，进而对SAR图像进行有效补偿，得到聚焦性较好的SAR图像。(二)技术方案本专利技术提供了一种基于双频联合处理技术的太赫兹频段SAR运动补偿算法，包括：S1，SAR发射线性调频信号，线性调频信号经散射点反射后得到回波信号；S2，将回波信号沿距离向分成第一子带信号和第二子带信号，并分别对第一子带信号和第二子带信号进行距离压缩得到第一压缩信号和第二压缩信号；S3，对第一压缩信号和第二压缩信号分别进行相位误差估计分别得到第一相位误差和第二相位误差；S4，比较第一相位误差和第二相位误差得到最优相位误差；S5，将最优相位误差转换为运动误差，运动误差即为SAR的运动补偿值。可选地，步骤S4具体为：对第一相位误差和第二相位误差分别去除坏点和低通滤波处理，比较处理后的第一相位误差和第二相位误差曲线，分别将第一相位误差和第二相位误差对原图像进行运动补偿，取聚焦效果好的相位误差为最优相位误差估计值。可选地，步骤S1中线性调频信号为：回波信号为：其中，为线性调频信号，j为虚数单位，Tp为脉冲持续时间，为距离向时间，fc为线性调频信号的频率，k为调频率，为回波信号，tm为方位向时间，σ(x，r)为散射点的反射系数，R(tm；x，r)为散射点与SAR平台之间的距离，c为光速。可选地，步骤S2中第一子带信号和第二子带信号的大小均为第一子带信号和第二子带信号的中心频率差为且带宽均为其中，Na为方位向采样点数，Nr为距离向采样点数，Br为距离向带宽。可选地，步骤S2中并分别对第一子带信号和第二子带信号进行距离压缩得到第一压缩信号和第二压缩信号具体为：S21，利用距离向傅里叶变换对第一子带信号和第二子带信号分别进行处理；S22，利用驻定相位原理对步骤S21处理后的第一子带信号和第二子带信号进行处理；S23，对步骤S22处理后的第一子带信号和第二子带信号进行距离向逆傅里叶变换得到第一压缩信号和第二压缩信号。可选地，所述S23之前还包括：S221，将步骤S22处理后的第一子带信号和第二子带信号与相对应的距离向匹配滤波函数相乘。可选地，步骤S22处理后的第一子带信号和第二子带信号分别为：其中，为第一子带信号距离向频率，Ta为合成孔径时间；fc1为第一子带信号中心频率，大小为fc-Br/4，v为所述SAR平台的运行速度，t为方位向时间，x为方位位置；为第二子带信号距离向频率，fc2为第二子带信号中心频率，大小为fc+Br/４。可选地，第一压缩信号和第二压缩信号为：其中，N为成像场景中散射点数目，Rn(tm)为所述SAR平台与第n个散射点之间的距离。可选地，步骤S3之前还包括：对第一压缩信号和第二压缩信号分别进行方位向去斜处理，其中，方位向去斜处理公式为：其中，λ为波长。可选地，采用PGA算法对第一压缩信号和第二压缩信号分别进行相位误差估计。(三)有益效果本专利技术提供了一种基于双频联合处理技术的太赫兹频段SAR运动补偿算法，通过双频联合技术将太赫兹频段SAR回波数据分成两个子带信号，分别对该两个子带信号进行距离向压缩、方位向去斜、相位误差估计等处理，然后综合分析两子带信号的相位误差得到精度较高的相位误差估计值，进而将该相位误差估计值转换为精度较高的运动误差估计值，用该运动误差估计值补充原始SAR图像，即可得到聚焦性较好的SAR图像。附图说明图1示意性示出了本公开实施例中的SAR工作过程的简化模型示意图；图2示意性示出了本公开实施例中的基于双频联合处理技术的太赫兹频段SAR运动补偿算法的流程图；图3示意性示出了本公开实施例中的双频联合处理原理图；图4示意性示出了本公开实施例中的点模型散射点理想的原始图像；图5示意性示出了本公开实施例中的图4中的图像添加运动误差后的图像；图6a示意性示出了本公开实施例中的传统PGA运动补偿后的点模型的图像；图6b示意性示出了本公开实施例中的针对点模型散射点传统PGA运动补偿后信号方位向强度分布；图7a示意性示出了本公开实施例中的基于双频联合处理技术的PGA运动补偿后的点模型的图像；图7b示意性示出了本公开实施例中的针对点模型散射点基于双频联合处理技术的PGA运动补偿后信号方位向强度分布；图8示意性示出了本公开实施例中的利用传统PGA算法和利用双频联合处理技术对点模型中相位误差的估计；图9示意性示出了本公开实施例中的面模型散射点理想的原始图像；图10示意性示出了本公开实施例中的图9中的图像添加运动误差后的图像；图11示意性示出了本公开实施例中的传统PGA运动补偿后的面模型的图像；图12示意性示出了本公开实施例中的基于双频联合处理技术的PGA运动补偿后的面模型的图像；图13示意性示出了本公开实施例中的利用传统PGA算法和利用双频联合处理技术对面模型中相位误差的估计。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。SAR装载在无人机等载机上，SAR通过发射太赫兹频段波经过散射点反射后生成回波信号返回SAR平台，SAR平台对回波信号进行处理得到SAR图像。其简化模型如图1所示，以O为原点，地平面为XOY面，以载机飞行方向为X轴建立三维直角坐标系O-XYZ，图1中平行X轴的实直线为载机的理想航迹，虚曲线为载机的实际航迹，一般情况下，SAR按“一步一停”工作方式处理，忽略平台运动误差随快时间的变化，只考虑运动误差随慢时间的变化，其中，点A[x+Δx(tm)，Δy(tm)，H+Δz(tm)]为SAR在tm时刻的天线相位中心(AntennaPhaseCenter，APC)实际位置，D[x(tm)，0，H]为APC的理想位置，P(xn，yn本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于双频联合处理技术的太赫兹频段SAR运动补偿算法，其特征在于，包括：/nS1，SAR发射线性调频信号，所述线性调频信号经散射点反射后得到回波信号；/nS2，将所述回波信号沿距离向分成第一子带信号和第二子带信号，并分别对所述第一子带信号和第二子带信号进行距离压缩得到第一压缩信号和第二压缩信号；/nS3，对所述第一压缩信号和第二压缩信号分别进行相位误差估计分别得到第一相位误差和第二相位误差；/nS4，比较所述第一相位误差和第二相位误差得到最优相位误差；/nS5，将所述最优相位误差转换为运动误差，所述运动误差即为所述SAR的运动补偿值。/n

【技术特征摘要】
1.基于双频联合处理技术的太赫兹频段SAR运动补偿算法，其特征在于，包括：
S1，SAR发射线性调频信号，所述线性调频信号经散射点反射后得到回波信号；
S2，将所述回波信号沿距离向分成第一子带信号和第二子带信号，并分别对所述第一子带信号和第二子带信号进行距离压缩得到第一压缩信号和第二压缩信号；
S3，对所述第一压缩信号和第二压缩信号分别进行相位误差估计分别得到第一相位误差和第二相位误差；
S4，比较所述第一相位误差和第二相位误差得到最优相位误差；
S5，将所述最优相位误差转换为运动误差，所述运动误差即为所述SAR的运动补偿值。


2.根据权利要求1所述的运动补偿算法，其特征在于，所述步骤S4具体为：
对所述第一相位误差和第二相位误差分别去除坏点和低通滤波处理，比较处理后的第一相位误差和第二相位误差曲线，分别将所述第一相位误差和第二相位误差对原图像进行运动补偿，取聚焦效果好的相位误差为最优相位误差估计值。


3.根据权利要求1所述的运动补偿算法，其特征在于，步骤S1中所述线性调频信号为：



所述回波信号为：



其中，为线性调频信号，j为虚数单位，Tp为脉冲持续时间，为距离向时间，fc为所述线性调频信号的频率，k为调频率，为回波信号，tm为方位向时间，σ(x，r)为所述散射点的反射系数，R(tm；x，r)为所述散射点与所述SAR平台之间的距离，c为光速。


4.根据权利要求1所述的运动补偿算法，其特征在于，步骤S2中所述第一子带信号和第二子带信号的大小均为所述第一子带信号和第二子带信号的中心频率差为且带宽均为其中，Na为方位向采样点数，Nr为距离向采样点数，Br为距离向带宽。


5.根据权利要求1或4所述的运动补偿算法，其特征在于，所述步骤S2中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李超，史姝赟，张晓娟，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11