[发明专利]高频机载调频连续波SAR运动补偿及成像处理方法

说明书

本发明提供一种高频机载调频连续波SAR运动补偿及成像处理方法，通过改进传统的距离多普勒成像算法，补偿了调频连续波的脉内距离走动，RVP和斜置项，并进一步将成像算法和调频连续波SAR运动补偿相结合，实现基于无人机平台的调频连续波SAR成像方法。本发明结合实际载机飞行条件，提出适合调频连续波模式下的运动补偿方法并与改进的成像算法相结合，在载机运动误差的情况下实现了FMCW SAR高分辨率成像。

技术领域

本发明所涉及的是一种机载调频连续波SAR运动补偿及成像方法，适用于采用调频连续波体制的小型化SAR系统。

背景技术

高度小型化的FMCW(调频连续波)SAR(合成孔径雷达)具备结构简单、价格低廉、功耗低、截获概率低等一系列优点，非常适合目前发展迅速应用广泛的小型无人机平台。高频段(Ka)的SAR系统具有高分辨及与地物可见光表征相近的特点也越来越多的应用于搜索救援、区域监测、灾害监视与控制等民用方面，以及小型无人机对地侦察等军事领域。

目前，针对无人机载高频调频连续波成像技术如下：(1)无人机载Ka频段调频连续波SAR成像和动目标检测系统(CN104698458A)，该发明专利采用调频连续波SAR系统，设备简单，复杂度低，采用去调频处理方式，数据量小，能够进行实时成像，得到比其它低频段更精细的图像，目标棱角特征明显，更利于目标识别。(2)双通道调频连续波SAR系统的动目标检测成像方法(CN103744068A)，该专利通过对回波数据进行去除残余视频相位处理，进而对数据进行多普勒频移补偿，同时对二通道变换数据进行相位偏差补偿，并对两通道数据进行消减处理；对杂波相消后的图像进行徙动校正及方位去斜处理，实现目标粗成像，检测运动目标并逐个提取；将提取的目标反变换到原始数据域，估计运动参数来构造动目标精确的方位去斜函数，进行去除残余视频相位处理及方位精确去斜处理及距离徙动校正，构造模糊函数进行补偿，然后进行Keystone变换，完成动目标的精确成像。该方法可以解决连续波体制下运动参数未知时的快速动目标成像问题，提高信杂噪比和目标检测概率。(3)基于调频连续波的SAR实时成像方法(CN102590812A)，该发明主要解决现有方法不能处理调频连续波实时回波数据的问题。其实现步骤是：对原始数据进行预滤波；对预滤波后的数据进行多普勒中心估计、走动校正和多普勒中心平移；对中心平移后的数据沿距离向做逆傅里叶变换IFFT；对IFFT后的数据进行多普勒调频率估计，得到调频率值；根据调频率值计算载机的运动误差参数；根据运动误差参数，对预滤波后的数据作运动补偿；对运动补偿后的数据进行走动校正、多普勒中心平移和弯曲校正；对弯曲校正后的数据进行调频率估计，根据得到的调频率值，对数据沿方位向进行聚焦成像，得到SAR图像。

上述检索的专利及相关公开文献包括“FMCW SAR信号处理关键技术”，“线性调频连续波合成孔径雷达成像算法”，“FM-CW SAR距离多普勒算法研究”等，都是推导了调频连续波SAR信号模型后提出了改进的成像算法。

与SAR运动补偿技术相关的发明专利共3项，分别为：一种SAR运动补偿用SINS/GPS组合导航自适应降维滤波方法(CN100498373C)；一种双基地前视SAR运动补偿方法(CN105182340A)；基于改进相位梯度自聚焦的双基SAR运动补偿方法(CN103885061A)。上述相关专利主要讲述了脉冲体制下SAR成像运动补偿算法，并未涉及到高频调频连续波体制下SAR运动补偿技术。

发明内容

本发明提供一种高频机载调频连续波SAR运动补偿及成像处理方法，针对调频连续波SAR信号处理与传统脉冲模式的不同，对成像算法相应地予以改进，以实现对FMCW SAR点目标的精确成像。并结合实际载机飞行条件，提出适合调频连续波模式下的运动补偿方法并与改进的成像算法相结合，在载机运动误差的情况下实现了FMCW SAR高分辨率成像。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种高频机载调频连续波SAR运动补偿及成像处理方法，包含以下过程：