[发明专利]基于相位误差直接估计的SAR实时自聚焦方法

说明书

技术领域

本发明公开了基于相位误差直接估计的SAR实时自聚焦方法，属于雷达成像的技术领域。

背景技术

合成孔径雷达(synthetic aperture radar，简称SAR)具有在全天时，全天候条件下高分辨率成像的能力。由于SAR是相干成像系统，SAR图像和接收信号相位之间存在紧密的联系。SAR成像算法中不可避免的各种近似，以及飞机在实际飞行过程中相对于理想航迹，速度和飞行姿态等存在的偏差，均会引起较大的接收信号相位误差，从而导致图像聚焦质量的明显下降。特别是在高分辨率的成像系统中，因为要求较长的孔径时间，由于天线非理想运动引起的图像散焦现象更加严重。即使装备先进的电子导航系统，对SAR系统的运动偏差进行较精确的测量，并在接收信号中加以补偿，也很难获得理想的SAR图像。因此，为了获得高分辨率，高质量的SAR图像，必须利用自聚焦算法对SAR图像作进一步处理，估计其相位误差并进行补偿。

PGA(Phase Gradient Autofocus，相位梯度自聚焦)算法通过相位误差补偿改善SAR图像的聚焦质量，因为其具有良好的自聚焦性能和鲁棒性，被广泛应用于SAR图像上。PGA算法如文献1：D.E Wahl,P.H.Eichel,D.C.Ghiglia,C.V.Jakowatz,JR.Phase Gradient Autofocus-A Robust Tool for High Resolution SAR Phase Correction 1994.2：Hian Lim Chan,Tat Soon Yeo.Noniterative Quality Phase-Gradient Autofocus(QPGA)Algorithm for Spotlight SAR Imagery 1998.中公开的技术。但是，PGA算法针对相位误差函数一阶导数进行估计，在差分过程中会导致噪声的积累，影响算法性能，特别当信噪比较低时，无法准确的估计相位误差函数。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了基于相位误差直接估计的SAR实时自聚焦方法，采用PGA算法的处理结构，基于SAR图像信号模型，估计各距离单元间的固定相位差值，并结合直接估计相位误差函数的估计算子实现SAR图像的自聚焦处理，以改善PGA算法针对相位误差函数一阶导数进行估计因为噪声积累带来的估计精度低的缺陷。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

基于相位误差直接估计的SAR实时自聚焦方法，包括如下步骤：

a，选取每个距离单元的最强散射点，将每个距离单元内的最强散射点移至该距离单元中心处；

b，以各距离单元中心点位置为中心，对各距离单元图像进行加窗处理；

c，获取各距离单元在方位数据域中的数据，选取一个距离单元为参考距离单元，求取其余距离单元与所述参考距离单元之间的固定相位差值，将固定相位差值从各距离单元中去除；

d，对去除所述固定相位差值后的各距离单元信号进行加权平均以求取相位误差函数；

e，补偿相位误差函数后，减小窗口宽度并返回a。

作为所述基于相位误差直接估计的SAR实时自聚焦方法的进一步优化方案，步骤a中所述对将每个距离单元内最强散射点移至该距离单元中心的方法为：圆周移位第k距离单元内的最强散射点至该距离单元中心处，第k距离单元内的最强散射点移位后在方位数据域内的接收信号相位Φ_k,shift(m)为：m为方位向脉冲位置，γ(m)为第k距离单元在方位向脉冲m处的相位误差，ψ_k为第k距离单元的固定相位，为第k距离单元在方位向脉冲m处的干扰相位，k为正整数。