[发明专利]基于杂波相消的HRWSSAR通道相位偏差校正方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步，涉及基于杂波相消的方位多通道高分辨率宽测绘带(HRWS)合成孔径雷达(SAR)系统通道相位偏差校正方法。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)因其全天时全天候高分辨率对地观测能力已在海洋监测、农业普查等方面得到了广泛的应用。方位多通道SAR可有效克服传统单通道SAR系统面临的“最小天线面积”约束，实现高分辨率宽测绘带(High-Resolution and Wide-Swath，HRWS)对地观测。在该体制下，雷达脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency，PRF)低于雷达系统各接收通道信号的多普勒带宽，系统需在成像处理前利用数字波束形成技术进行多普勒谱重构。

为保证方位多通道HRWS SAR系统的多普勒谱重构性能，系统需保证良好的通道间幅相一致性。但在实际系统中，由于空间温度变化等非理想因素的存在，系统通道间通常存在一定的幅相误差，这将严重影响SAR成像性能。因此，在方位多通道HRWS SAR成像处理前需对通道间幅相误差进行校正。

在方位多通道HRWS SAR系统中，如何实现通道相位偏差的校正是研制人员必须考虑、无法回避的问题。目前，该问题已成为国内外研究的热点问题。张双喜等人提出了通过最大化聚焦后图像的对比度估计相位偏差的方法，但该方法运算量大；李真芳等人提出利用子空间估计理论给出了相位偏差校正算法，但该方法需进行特征值分解，运算量大。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，，提供了一种基于杂波相消的HRWS SAR通道相位偏差校正方法，该方法利用除参考通道外的信号重构参考通道回波信号，并以此信号对参考通道实际信号进行杂波相消，以最大化参考通道杂波相消为优化目标，实现通道间相位偏差估计，消除了方位多通道HRWS SAR面临的相位偏差，实现高精度 SAR成像。

为了达到上述发明目的，本发明是通过以下技术方案实现的。

一种基于杂波相消的HRWS SAR通道相位偏差校正方法，包括如下步骤：

步骤1，输入多通道HRWS SAR回波数据：将方位多通道HRWS SAR回波数据进行输入进合成孔径雷达系统，通道个数为M；

步骤2，方位向傅里叶变换：将各通道回波数据进行方位向傅里叶变换；

步骤3 ，选择参考通道：将第1个通道选择为通道相位偏差参考通道；

步骤4，计算各通道用于重构参考通道回波的信号分量s；

步骤5，构造杂波相消优化代价函数；

步骤6，通过步骤5中得到的杂波相消优化代价函数，将杂波相消问题转为恒模优化问题；

步骤7，以最大化杂波相消为目标，利用经典优化算法，求解恒模优化问题；

步骤8，根据步骤7中得到的恒模优化结果，输出通道间相位偏差估计值。

优选地，所述步骤4中计算各通道用于重构参考通道回波的信号分量s，包括步骤如下：

步骤4.1，构造方位多通道HRWS SAR传递函数矩阵H，传递函数矩阵H各行向量分别为通道m(m＝2，3，…，M)的导向矢量；

步骤4.2，传递函数矩阵H求逆，求得信号重构矩阵P；

步骤4.3，构造对角矩阵S_D，该对角矩阵S_D对角线元素分别为各通道回波信号；

步骤4.4，构造参考通道导向矢量h₀；

步骤4.5，将信号重构矩阵P、对角矩阵S_D和参考通道导向矢量h₀相乘，获得各通道用于重构参考通道回波的信号分量s＝h₀PS_D。

优选地，所述步骤5中构造杂波相消优化代价函数，包括如下步骤：

步骤5.1，自变量选为通道间相位偏差；

步骤5.2，计算在步骤5.1中得到的相位偏差下合成的参考通道信号；

步骤5.3，计算步骤5.2得到的参考通道信号与实际接收信号的差。

优选地，所述步骤6中将杂波相消问题转为恒模优化问题，包括如下步骤：

步骤6.1，求取各通道用于重构参考通道回波的信号分量s的协方差矩阵A；

步骤6.2，求取各通道用于重构参考通道回波的信号分量s与参考通道实际接收信号的互相关系数b；