[发明专利]一种直升机载旋转式合成孔径雷达的振动误差补偿方法

权利要求书

1.一种直升机载旋转式合成孔径雷达的振动误差补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，确定直升机和旋转式合成孔径雷达，并建立直升机载旋转式合成孔径雷达的几何模型，确定点目标P，得到旋转式合成孔径雷达到点目标P之间的实际斜距历程，从而计算点目标P的回波信号数据；

步骤2，根据点目标P的回波信号数据，得到点目标P的二维频谱；

步骤3，根据点目标P的二维频谱，得到点目标P带有振动误差的距离-多普勒信号；

步骤3具体包括如下子步骤：

应用二次多普勒梯度变换DDKT校正距离单元移动RCM，对应的变换关系为

(3a)将点目标P的二维频谱S(f_r,f_a)经过第一次DKT和距离向逆快速傅里叶变换IFFT，得到点目标P的信号谱为S(t_r,f_a)：

其中，·表示相乘，表示第k次谐波的初始相位，G(t_r)表示经过距离逆快速傅里叶变换IFFT后的有关距离项，其表达式为：

(3b)通过对点目标P的信号谱S(t_r,f_a)构造二次补偿函数进行二次项补偿，同时进行距离向快速傅里叶变换FFT，得到点目标P的二维频率域信号

(3c)对点目标P的二维频率域信号进行第二次DKT和距离向逆快速傅里叶变换IFFT，得到点目标P的距离-多普勒信号

式(8)中最后一项exp{-j2π(f_a-Z_k)t_P}代表剩余视频相位RVP，由于Z_k的值未知，RVP不能被直接补偿；

对点目标P的距离-多普勒信号在方位向进行逆快速傅里叶变换IFFT，得到点目标P的二维时间域信号可表示为：

其中，·表示相乘，B_a表示点目标P的二维频谱S(f_r,f_a)的多普勒带宽，K_a表示点目标P的二维频谱S(f_r,f_a)的多普勒调频率；

(3d)构造补偿函数与点目标P的二维时间域信号相乘，并对相乘后结果进行方位向快速傅里叶变换，将相乘后结果转换到距离-多普勒域，则剩余视频相位RVP可以被消除，则得到点目标P带有振动误差的距离-多普勒信号为

通过式(10)得到点目标P带有振动误差的距离-多普勒信号由式(9)可看出利用二次多普勒梯度变换DDKT成像算法处理后得到的信号频率历程彼此保持一致，即每个距离门的相位误差相同；因此，传统自聚焦算法，如相位梯度算法PGA等的先决条件得到了满足，即能够利用自聚焦算法实现对振动误差的精确估计与补偿；

步骤4，根据点目标P带有振动误差的距离-多普勒信号，得到补偿相位误差后的信号；

对点目标P带有振动误差的距离-多普勒信号利用基于加权最大似然估计的相位梯度自聚焦算法估计振动相位误差通过对振动相位误差进行积分，最终可以得到补偿相位误差后的信号S_com(t_r,f_a)，其表达式为：

其中，·表示相乘，dt_a表示方位时间t_a的微分，t_Σ表示点目标P的回波信号数据s(t_r,t_a)的方位向总时间，ω表示旋转式合成孔径雷达天线轨道旋转角频率，w_Σ表示设定的总旋转角度，w_Σ∈[-180°,180°]；

步骤5，根据补偿相位误差后的信号，获取最终的聚焦信号，所述最终的聚焦信号为一种直升机载旋转式合成孔径雷达的振动误差补偿方法结果。