一种斜视聚束SAR成像的频域自聚焦方法技术

本发明专利技术公开了一种斜视聚束SAR成像的频域自聚焦方法，包括：获取雷达的回波数据并进行脉冲压缩处理，以完成目标在距离向的聚焦；采用扩展Omega

【技术实现步骤摘要】
一种斜视聚束SAR成像的频域自聚焦方法


[0001]本专利技术属于雷达成像
，具体涉及一种斜视聚束SAR成像的频域自聚焦方法。

技术介绍

[0002]SAR(Synthetic Aperture Radar，合成孔径雷达)是一种主动式的对地观测系统，可安装在飞机、卫星或宇宙飞船等飞行平台上，全天时、全天候地对地表进行观测，具有一定的地表穿透能力。因此，SAR系统在灾害监测、环境监测、海洋监测、资源勘探、农作物估产、测绘和军事等方面的应用上具有独特的优势。
[0003]SAR观测目标通常需要传感器工作在斜视聚束模式下，由于二次距离压缩项的严重空变特性，使得很难用传统成像算法校正距离单元徙动。传统的Omega
‑
K算法是一种理想的距离徙动校正算法，能够通过Stolt插值校正空变的二次距离压缩。然而，在斜视模式下，现有Omega
‑
K算法的频谱支撑区受限，因而会导致图像分辨率的损失，影响图像聚焦精度。此外，在机载SAR中，运动误差对成像的影响也不容忽视，而一般的运动补偿基于惯性导航系统，但是其精确性可能不能达到预期要求。
[0004]综上，现有的聚焦算法易受运动误差的方位空变特性和线性误差的影响，不能很好地适用于斜视模式，且聚焦精度较低。

技术实现思路

[0005]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斜视聚束SAR成像的频域自聚焦方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0006]一种斜视聚束SAR成像的频域自聚焦方法，包括：
[0007]获取雷达的回波数据并进行脉冲压缩处理，以完成目标在距离向的聚焦；
[0008]采用扩展Omega
‑
K算法对脉冲压缩后的回波数据进行成像，并将得到的粗聚焦图像划分为若干粗聚焦子图像；
[0009]将所述粗聚焦子图像变换到相位历程域，得到一维方位相位误差；
[0010]将所述一维方位相位误差映射为二维频域相位误差；
[0011]利用所述二维频域相位误差对所述粗聚焦子图像进行运动补偿，得到补偿后的子图像二维频域数据；
[0012]对所述补偿后的子图像二维频域数据进行相位移动，得到聚焦的子图像；
[0013]对所述聚焦的子图像进行迭代拼接，得到精聚焦图像
[0014]在本专利技术的一个实施例中，所述回波数据表示为：
[0015]ss(r,x)＝δ
r
(r)
·
δ
a
(x
‑
x
c
)
·
exp(
‑
jK
rc
·
[R
i
(x,x
n
,y
n
)+Δr(x,x
n
,y
n
)])
[0016]其中，ss(r,x)表示回波数据，δ
r
和δ
a
分别表示距离向包络和方位向包络，K
rc
＝4πf
c
/c表示距离向中心频率，f
c
为信号载频，c为光速，
为天线相位中心到目标的理想瞬时斜距，(x,y,H)为方位时刻机载SAR天线相位中心在理想轨迹的位置，Δr(x,x
n
,y
n
)为天线相位中心到目标的误差斜距。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，采用扩展Omega
‑
K算法对脉冲压缩后的回波数据进行成像，并将得到的粗聚焦图像划分为若干粗聚焦子图像，包括：
[0018]依次对脉冲压缩后的回波数据进行匹配滤波处理、Stolt插值处理以及剩余相位补偿处理，得到二维时域粗聚焦图像；
[0019]对所述粗聚焦图像进行划分，得到若干粗聚焦子图像。
[0020]在本专利技术的一个实施例中，在将所述粗聚焦子图像变换到相位历程域之前，还包括：
[0021]对所述粗聚焦子图像乘以方位相位偏移函数，以使各目标的相位误差对齐，得到误差对齐的图像数据。
[0022]在本专利技术的一个实施例中，所述方位相位偏移函数表示为g(K
y
,x)，其表达式为：
[0023][0024]其中，K
y
表示Stolt插值后的距离频率，r表示距离，θ0表示视角，x
n
表示方位位置向量，x
ref
表示参考方位位置。
[0025]在本专利技术的一个实施例中，将所述粗聚焦子图像变换到相位历程域，得到一维方位相位误差，包括：
[0026]对所述误差对齐的图像数据进行距离傅里叶逆变换和方位傅里叶变换，以将其变为相位历程域数据；
[0027]根据所述相位历程域数据估计一维方位相位误差。
[0028]在本专利技术的一个实施例中，将所述一维方位相位误差映射为二维频域相位误差，包括：
[0029]根据映射关系将所述一维方位相位误差映射为二维频域相位误差；其中，所述映射关系表示为：
[0030][0031]其中，表示二维频域相位误差，ΔK
y
＝K
y
‑
K
yc
表示距离频率和距离中心频率的差值，K
x
表示方位频率，表示方位相位误差和二维相位误差的关系映射变量，表示估计的正确的方位相位误差。
[0032]在本专利技术的一个实施例中，利用所述二维频域相位误差对所述粗聚焦子图像进行运动补偿，得到补偿后的子图像二维频域数据，包括：
[0033]将所述粗聚焦子图像在二维频域上乘以所述二维频域相位误差，得到运动补偿后的子图像二维频域数据。
[0034]在本专利技术的一个实施例中，对所述补偿后的子图像二维频域数据进行相位移动，
得到聚焦的子图像，包括：
[0035]将所述子图像二维频域数据变换到距离频域
‑
方位时域，并对变换后的数据乘以所述方位相位偏移函数的共轭函数，以使各目标相位移动到初始位置，得到聚焦的子图像。
[0036]在本专利技术的一个实施例中，对聚焦的子图像进行迭代和拼接得到精聚焦的图像，包括：
[0037]将聚焦的子图像经过迭代得到精聚焦的子图像；
[0038]将所述精聚焦的子图像在空间域相应的位置进行拼接，得到精聚焦图像。
[0039]本专利技术的有益效果：
[0040]本专利技术提供的斜视聚束SAR成像的频域自聚焦方法通过采用扩展Omega
‑
K算法得到若干粗聚焦子图像，并对其进行频移和一维方位相位误差估计，再利用映射关系得到二维相位误差，补偿相位误差后通过迭代得到精聚焦的图像，解决了现有自聚焦算法不能适用于斜视聚束模式的问题，同时可估计得到更精确的运动误差，使图像聚焦更精确。
[0041]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
[0042]图1是本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种斜视聚束SAR成像的频域自聚焦方法，其特征在于，包括：获取雷达的回波数据并进行脉冲压缩处理，以完成目标在距离向的聚焦；采用扩展Omega
‑
K算法对脉冲压缩后的回波数据进行成像，并将得到的粗聚焦图像划分为若干粗聚焦子图像；将所述粗聚焦子图像变换到相位历程域，得到一维方位相位误差；将所述一维方位相位误差映射为二维频域相位误差；利用所述二维频域相位误差对所述粗聚焦子图像进行运动补偿，得到补偿后的子图像二维频域数据；对所述补偿后的子图像二维频域数据进行相位移动，得到聚焦的子图像；对所述聚焦的子图像进行迭代拼接，得到精聚焦图像。2.根据权利要求1所述的斜视聚束SAR成像的频域自聚焦方法，其特征在于，所述回波数据表示为：ss(r,x)＝δ
r
(r)
·
δ
a
(x
‑
x
c
)
·
exp(
‑
jK
rc
·
[R
i
(x,x
n
,y
n
)+Δr(x,x
n
,y
n
)])其中，ss(r,x)表示回波数据，δ
r
和δ
a
分别表示距离向包络和方位向包络，K
rc
＝4πf
c
/c表示距离向中心频率，f
c
为信号载频，c为光速，为天线相位中心到目标的理想瞬时斜距，(x,y,H)为方位时刻机载SAR天线相位中心在理想轨迹的位置，Δr(x,x
n
,y
n
)为天线相位中心到目标的误差斜距。3.根据权利要求1所述的斜视聚束SAR成像的频域自聚焦方法，其特征在于，采用扩展Omega
‑
K算法对脉冲压缩后的回波数据进行成像，并将得到的粗聚焦图像划分为若干粗聚焦子图像，包括：依次对脉冲压缩后的回波数据进行匹配滤波处理、Stolt插值处理以及剩余相位补偿处理，得到二维时域粗聚焦图像；对所述粗聚焦图像进行划分，得到若干粗聚焦子图像。4.根据权利要求1所述的斜视聚束SAR成像的频域自聚焦方法，其特征在于，在将所述粗聚焦子...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢孟道，楼屹杉，林浩，孙光才，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：