[发明专利]适用于非均匀场景的基带多普勒中心估计方法

说明书

本公开提供了一种适用于非均匀场景的基带多普勒中心估计方法，针对强目标的不完整照射会加大基带多普勒中心估计误差问题，本公开提出的基带多普勒中心估计方法，首先通过方位压缩处理，把每个目标的能量都集中在数个像素点上；其次，剔除不完整照射的强目标；最后在频域对功率谱曲线相关卷积估计出准确的基带多普勒中心；通过仿真实验和飞行数据均有效验证了本公开的有效性。本公开具有较广泛的使用范围，在非均匀场景回波的估计时，避免了部分孔径效应的影响，与传统的算法性能相比，提高了非均匀场景下的估计精度，对提高成像质量具有重要意义。

技术领域

本公开涉及机载雷达成像技术领域，尤其涉及一种适用于非均匀场景的基带多普勒中心估计方法。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)广泛用于军事和国民经济的许多领域，如军事侦察、环境监测、土地资源管理等。SAR发射大时宽带宽的线性调频信号，通过匹配压缩获得距离向的高分辨率，利用雷达和目标的相对运动对回波相位形成的调制特性，通过对回波信号的多普勒历程进行匹配压缩获得方位向的高分辨率。多普勒中心频率参数影响方位向预滤波、二次距离压缩、距离徙动校正、方位匹配滤波等处理，多普勒中心误差会造成在距离向和方位向的散焦、信噪比降低、图像质量下降、输出图像位置偏移等问题。因此，准确的多普勒中心对高分辨率成像是至关重要的。但运动参数的测量精度有限，难以满足成像要求，必须从SAR回波信号中估计。

由于SAR系统所固有的脉冲工作特性，其回波在方位向是离散的。由于信号的脉冲重复频率(pulse recurrence frequency，PRF)采样，频谱是混叠的。由于混叠，绝对多普勒中心或未折叠的多普勒中心f_DC可写为

f_DC＝m×PRF+f_base

其中f_base称为基带多普勒频率，f_DC与f_base的频率差是PRF的整数倍，该倍数用符号m表示，是一个小的整数，称为多普勒模糊。典型的多普勒模糊数估计方法有WDA，MLCC，MLBF。PRF/2Hz内的精度完全满足模糊数的准确估计，所以基带多普勒频率f_base的估计精度是关键。

典型的基带多普勒中心估计的方法，有基于幅度的能量均衡法、曲线拟合法和基于相位的平均相位增量法等。从理论上讲，由于功率谱与其相关函数构成了傅立叶变换对，所以基于幅度和相位的估计方法的估计结果具有一致性。在原始数据域进行多普勒中心估计时，均假设横向功率谱和天线方向图有一致的形状，关于多普勒中心是对称的，这在均匀场景回波的估计时成立。实际估计时，常存在通过部分波束的强散射点时，它是造成平均功率谱的扭曲的主要因素，加大多普勒中心频率的估计的误差。方位向功率谱沿距离向平均一般可以缓解部分孔径的影响，但当边缘亮点面积较大时，这种缓解方法失效。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种适用于非均匀场景的基带多普勒中心估计方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种适用于非均匀场景的基带多普勒中心估计方法，包括：步骤a：对合成孔径雷达进行方位压缩处理把每个目标的能量都集中在n个像素点上，其中，n＞1；步骤b：经过移动的窗口遍历使步骤a中方位压缩后的时域信号，通过谱畸变进行质量检测，剔除不完整照射的强目标，选择目标时域段并变换回频域；以及步骤c：在步骤b选择的频域通过平均功率谱与相关函数的圆周相关估计出基带多普勒中心。

在本公开的一些实施例中，步骤a包括：子步骤a1：沿方位向信号进行傅立叶变换，得到方位频域信号；子步骤a2：直接在频域生成匹配函数，匹配函数与子步骤a1得到的方位频域信号复乘；以及子步骤a3：对复乘后的方位频域信号，进行傅立叶逆变换，得到方位向时域信号；目标的能量在方位向得到聚集。