【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及雷达成像，尤其涉及一种双基sar的pfa波前弯曲误差补偿方法。
技术介绍
1、双基合成孔径雷达(synthetic aperture radar,sar)是一种发射机和接收机位于不同平台的sar系统。相比于单基sar，双基sar具有获取信息丰富，隐蔽性高，抗干扰性强等多种优势，因此成为当今雷达
研究的热点之一。
2、极坐标格式算法(pfa)作为一种经典的聚束sar成像算法，实现过程简单高效，应用灵活，能够自动补偿载机机动的能力，已成为双基sar成像处理的首要选择。然而，由于双基pfa成像处理时，采用了远场平面波前假设，而实际的波前是弯曲的，因此会在图像聚焦过程中引入相位误差，导致图像散焦和几何失真。在实际双基pfa成像时，为了避免由波前弯曲误差引起的相位误差严重影响双基sar成像质量，通常会严格限制成像场景的大小，特别是在大场景、高分辨率成像等条件下，成像场景大小的限制尤为明显。但随着对双基sar分辨率要求的提高以及扩大有效成像范围需求的增加，波前弯曲误差补偿将在双基pfa成像处理中成为不可忽视的问题。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种能降低滤波计算的复杂度，减少空变滤波处理的运算量的双基sar的pfa波前弯曲误差补偿方法。
2、技术方案：本专利技术双基sar的pfa波前弯曲误差补偿方法，包括步骤如下：
3、s1，选取最优坐标系进行双基pfa成像，在对双基sar回波数据进行pfa成像时，极坐标格式重采
4、s2，建立最优坐标系pfa成像下点目标的失真空间位置与点目标在原坐标系下的真实空间位置之间的解析关系，然后对双基pfa图像进行空变滤波处理，得到重聚焦的双基pfa图像；
5、s3，利用步骤s2中得到的解析映射关系对滤波处理后的双基pfa图像进行几何失真校正，获得精确双基pfa图像。
6、进一步，步骤s1中，利用级数反演法推导双基pfa成像过程中由波前弯曲假设引起的相位误差在波束域的解析模型，基于所述解析模型，选取最优坐标系；
7、双基pfa成像时，由波前弯曲假设引起的相位误差在相位历史域的表达式为：
8、
9、式中，t为方位时间，fτ为距离向频率，fc为发射信号载波频率，c为电磁波传播速度，δrcur为平面波前假设引起的差分距离误差；
10、利用级数反演法和变量替换求得波前弯曲误差相位在波束域的解析模型，简化表达为：
11、
12、式中，kx为方位向空间频率，ky为距离向空间频率，为关于的解析函数；
13、对上式在方位波数域中心kx＝kxc和距离波数域中心ky＝kyc处进行二元泰勒展开至三阶后，得到：
14、φe(kx,ky)＝a0+a1(kx-kxc)+a2(ky-kyc)+a3(kx-kxc)2
15、+a4(ky-kyc)2+a5(kx-kxc)(ky-kyc)...
16、a0是常数项的系数，a1和a2是一次项的系数，a3、a4和a5为二次项系数；
17、由于图像散焦与二次相有关，计算得到泰勒展开处理后二次项的系数表达式为：
18、
19、
20、
21、kxc＝0时，a4和a5的值为0，a3的值不为0；
22、由此，对双基回波数据进行pfa成像处理时，选择的最优坐标系如下：pfa中的两维插值处理沿视线方向进行，所对应频谱支撑区域的方位波数域中心kxc为0。
23、进一步，步骤s2中，设成像场景中存在点目标p，定义原坐标系下目标实际空间位置为(xp,yp)，在原坐标系下进行双基pfa成像后其所在的失真空间位置为最优坐标系下进行双基pfa成像后其所在的失真空间位置为已知(xp,yp)与之间的映射关系为：
24、
25、
26、其中，
27、
28、
29、
30、
31、
32、
33、式中，(xt,yt,zt)和(xr,yr,zr)分别为发射机与接收机的瞬时位置坐标，rt和rr分别为发射机和接收机到场景中心点的距离；和分别为发射机和接收机到最优坐标系下实际点目标的距离；“·”为一阶求导；
34、与之间的映射关系为
35、
36、
37、式中，为原坐标下所得图像的旋转角度，θb为双基角；
38、将上述各式联立，得到最优坐标系pfa成像下点目标失真空间位置与点目标在原坐标系下的真实空间位置(xp,yp)之间的解析映射关系。
39、进一步，步骤s2中，对最优坐标系下所成双基pfa图像进行空变滤波处理，具体实现步骤如下：
40、s21，将所得双基pfa图像划分为nx×ny个子块，定义每个子块的方位向和距离向的大小分别为lx和ly，每个子块间方位和距离间的间隔分别为lsx和lsy；
41、s22，设每个子块中心像素单元的坐标为根据最优坐标系pfa成像下目标失真空间位置与其在原坐标系下的真实空间位置之间的解析映射关系，利用数值求解法，准确计算得到子块中心像素单元在原坐标下的实际空间位置为(xi,yj)，则求出在相位历史域中每个子图像中心像素单元与其在原坐标系下的实际空间位置之间的波前弯曲误差相位：
42、
43、其中，δrij为发射机和接收机到原坐标下子图像中心真实坐标位置与发射机和接收机到场景中心的距离差；θt(t)、θr(t)分别为发射机的瞬时方位角和瞬时俯仰，分别为接收机的瞬时方位角和瞬时俯仰角；
44、利用数值求解法和变量替换，得到在波束域的解析式，从而构造每个子图像所需的滤波函数，表达式为：
45、
46、s23，选取滤波后子图像中心的lsx×lsy区域作为滤波器的输出，并将各子块滤波输出结果进行拼接，得到重聚焦的图像。
47、进一步，步骤s3中，对滤波处理后的图像进行几何失真校正的详细实现步骤如下：
48、s31，根据波束照射范围确定成像校正区域，然后对成像校正区域进行网格划分，使校正点均匀分布在原坐标系下xoy坐标内，相邻点在x向的间隔为ρx，在y向的间隔为ρy，分别对应校正后图像的方位像素单元和距离像素单元；
49、s32，针对每个校正点(x,y)，根据最优坐标系pfa成像下点目标的失真空间位置与其在原坐标系下的真实空间位置之间的解析关系，计算得到其在双基pfa图像中的坐标由该坐标在双基pfa图像中通过插值找到其‘像’，然后将其‘像’放回校正点位置，完成单个点的几何失真校正；
50、s33，对场景中所有校正点逐个按照步骤s32进行校正，完成双基pfa图像的几何失真校正。
51、本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双基SAR的PFA波前弯曲误差补偿方法，其特征在于，包括步骤如下：
2.根据权利要求1所述双基SAR的PFA波前弯曲误差补偿方法，其特征在于，步骤S1中，利用级数反演法推导双基PFA成像过程中由波前弯曲假设引起的相位误差在波束域的解析模型，基于所述解析模型，选取最优坐标系；
3.根据权利要求2所述双基SAR的PFA波前弯曲误差补偿方法，其特征在于，步骤S2中，设成像场景中存在点目标p，定义原坐标系下目标实际空间位置为(xp,yp)，在原坐标系下进行双基PFA成像后其所在的失真空间位置为最优坐标系下进行双基PFA成像后其所在的失真空间位置为已知(xp,yp)与之间的映射关系为：
4.根据权利要求3所述双基SAR的PFA波前弯曲误差补偿方法，其特征在于，步骤S2中，对最优坐标系下所成双基PFA图像进行空变滤波处理，具体实现步骤如下：
5.根据权利要求3所述双基SAR的PFA波前弯曲误差补偿方法，其特征在于，步骤S3中，对滤波处理后的图像进行几何失真校正的详细实现步骤如下：
【技术特征摘要】
1.一种双基sar的pfa波前弯曲误差补偿方法，其特征在于，包括步骤如下：
2.根据权利要求1所述双基sar的pfa波前弯曲误差补偿方法，其特征在于，步骤s1中，利用级数反演法推导双基pfa成像过程中由波前弯曲假设引起的相位误差在波束域的解析模型，基于所述解析模型，选取最优坐标系；
3.根据权利要求2所述双基sar的pfa波前弯曲误差补偿方法，其特征在于，步骤s2中，设成像场景中存在点目标p，定义原坐标系下目标实际空间位置为(xp,yp)，...
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