[发明专利]基于子孔径参数估计的SAR地面运动目标成像方法

说明书

本发明属于雷达技术领域，公开了基于子孔径参数估计的SAR地面运动目标成像方法。该方法包括：基于全孔径CPI内目标机动运动，子孔径CPI内目标匀速运动的假设，将原始回波数据分为子孔径回波数据并建立全孔径瞬时斜距模型与子孔径距离频域回波数据模型，估计子孔径回波数据参数，利用回波数据参数计算全孔径瞬时多普勒频率向量；利用全孔径瞬时斜距模型得到全孔径瞬时多普勒频率向量模型，将瞬时多普勒频率向量代入瞬时多普勒频率向量模型，求解待定系数，进而利用待定系数校正运动目标全孔径原始回波数据的高阶相位误差，从而大大提高了大斜视SAR成像模式下运动目标的聚焦水平，获得质量更好的成像图像。

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及基于子孔径参数估计的合成孔径雷达(英文全称：Synthetic Aperture Radar，英文缩写：SAR)地面运动目标成像方法。

背景技术

SAR最初主要应用于对静态地面场景成像，但是在交通探测和战场感知等特殊应用中，人们更感兴趣的是地面运动目标。然而，地面运动目标由于其未知的运动参数，在SAR回波数据中引入了高阶相位，针对静止场景的SAR成像处理无法去除回波数据中的高阶相位，导致地面运动目标在SAR图像上无法聚焦，对后续基于SAR图像的运动目标识别和分类带来困难。为了解决这一问题，提出了SAR地面运动目标成像处理，不同于静止场景的SAR成像处理，SAR地面运动目标成像处理的原理是将静态场景的回波视为干扰杂波，从杂波中提取出运动目标的回波后，基于目标回波对地面运动目标的运动参数引入的高阶相位进行估计并补偿。

现有的机载合成孔径雷达动目标成像方法基于正侧视模式下的SAR成像几何，并考虑到一阶和二阶距离徙动相位误差造成的运动目标图像散焦问题，通过校正一阶二阶距离徙动相位误差，获得聚焦良好的图像，具体步骤是，第一，使用二阶Keysotne变换和二阶Keystone反变换校正回波数据中的一阶和二阶距离徙动相位误差。第二，利用修正魏格纳维利分布(英文全称：Modified Wigner-Ville Ditribution，英文缩写：M-WVD)方法估计多普勒调频率，并利用估计的多普勒调频率进行方位压缩，获得运动目标图像。但是，该方法仍然存在的不足之处：由于该方法针对正侧视工作模式设计，而正侧视工作模式下的SAR回波无需进行高阶相位校正，因此该方法无法直接应用于大斜视SAR运动目标回波数据处理。

针对上述问题，有人提出了一种适用于大斜视SAR到的地面运动目标成像方法，该方法考虑到平台和目标双重运动导致的多普勒中心误差和二阶相位误差，能够在成像处理中校正多普勒中心误差和二阶相位误差，进而使地面运动目标的成像质量进一步提升。但是，该方法的不足之处在于：采用了全孔径成像处理，假设地面运动目标在全孔径相干处理间隔(英文全称：Coherent Process Interval，英文缩写：CPI)内匀速运动，由于全孔径CPI较长，导致该假设与目标的实际运动情况存在差别，因而不能有效地校正运动目标回波数据中三阶以上的相位误差，最终会因为聚焦不足而导致成像图像质量差。

发明内容

本发明的实施例提供一种基于子孔径参数估计的SAR地面运动目标成像方法，能够有效的校正运动目标回波数据中三阶以上的相位误差，使运动目标成像聚焦效果更好以提高成像图像质量。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

步骤1、获取运动目标的原始回波数据ss_F，利用预设的子孔径个数M，将全孔径相干处理间隔CPI等分为M个子孔径CPI，将原始回波数据在第m个子孔径CPI内的回波数据记为第m个子孔径回波数据，并对第m个子孔径回波数据依次进行去载频、距离向匹配滤波和距离向傅里叶变换，得到第m个子孔径的距离频域回波数据Ss_Fm，m分别取1到M之间的所有整数。