[发明专利]基于滑窗滤波的多通道合成孔径雷达系统通道校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及物理领域，具体涉及一种基于滑窗滤波的多通道合成孔径雷达系统通道校准方法。

背景技术

在合成孔径雷达(SAR)领域，SAR图像中的运动目标通常被淹没于强杂波背景中而无法加以辨别。为区分运动目标，需采用多普勒滤波技术，在杂波的多普勒频带外进行检测。但SAR系统为了获得比较宽的测绘条带宽度，通常将脉冲重复频率选得比较小，从而预留给进行运动目标检测的杂波带外检测区域也很少。再加上SAR回波中的杂波和运动目标的多普勒频谱都被严重展宽，故运动目标和杂波的频谱通常会有交叠，导致单纯地在杂波带外进行运动目标检测的性能很有限。为了避免这种限制且能够在杂波带内区域进行运动目标检测，最常用且最有效的解决方案是：利用多通道技术所获得的空域自由度完成杂波抑制，然后再进行运动目标检测。为了获得较好的杂波抑制性能，通常需要对通道间的幅度和相位误差进行补偿，也即需要进行通道校准处理。

目前，合成孔径雷达中的通道校准技术主要在二维频率域进行。Ender在文献“J.H.G.Ender,‘The airborne experimental multi-channel SAR system AER-II,’in Proc.EUSAR,Germany,Mar.1996,pp.49–52.”中提出自适应二维校准(A2DC)方法，在二维频率域以自适应迭代的方式完成通道校准。此外，Gierull在文献“C.H.Gierull,‘Digital channel balancing of along-track interferometricSAR data,’DRDC,Ottawa,ON,Canada,Tech.Rep.TM 2003-024,Mar.2003.”中引入了一种称为解斜处理(de-trending)的方法，该方法实现简单，但其仅仅补偿了通道间的干涉相位斜面，而对于幅度误差则没有进行补偿。因此，对于一些幅度误差补偿也很重要的场合，更倾向于选择A2DC方法。另一种有趣的方法是文献“M.Soumekh,‘Signal subspace fusion of uncalibrated sensors with application in SAR and diagnostic medicine,’IEEE Trans.on Image Process.,vol.8,no.1,pp.127-137,Jan.1999.”中提出的基于信号子空间处理(SSP)的通道校准技术，该方法通过将待校准的图像数据投影至由参考图像数据所表征的信号子空间中，完成通道间的幅度和相位误差的补偿。由于SSP方法中的信号子空间表示与信号投影等操作均很耗时，实际应用中更倾向于选择A2DC方法，但A2DC方法的缺点是需要进行迭代操作。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于滑窗滤波的多通道合成孔径雷达系统通道校准方法，通过在二维频率域进行滑窗处理实现通道间的幅度和相位误差补偿，无需迭代操作，实现简单。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：基于滑窗滤波的多通道合成孔径雷达系统通道校准方法，包括如下步骤：

S1、确定基准通道与待校准通道：

从多个并行通道中选定某一个通道作为参考通道，而其它通道为待校准通道；

S2、利用二维傅里叶变换将参考通道和待校准通道的数据变换至二维频率域；

S3、挑选位于滑动窗内的样本数据；

S4、利用滑动窗内的样本计算滤波器系数；

S5、滑窗滤波：在二维频率域利用滤波器系数对待校准通道进行通道校准；

S6、利用二维傅里叶逆变换，将校准后的通道数据变换回至二维时域。

其中，所述步骤S1中的待校准通道依据参考通道进行调整。

其中，所述步骤S4中滤波器系数的计算公式为：

式中，Z_ref(k_r,k_a)和Z₂(k_r,k_a)分别为参考通道和待校准通道的二维频率域数据，(·)^*表示取复数的共轭操作，k_r和k_a分别表示距离频率域和多普勒频率域的样本点序号，Ω_all为二维频率域全体数据的坐标集，Ω_win为落入滑动窗内数据的坐标集，且Ω_win∈Ω_all。

其中，所述步骤S5中的滑窗滤波操作描述为：