[发明专利]基于三角波调制的调频连续波SAR运动补偿方法

说明书

本公开提供了一种基于三角波调制的调频连续波SAR运动补偿方法，包括：针对正调频和负调频信号回波分别进行距离压缩和视频相位去除，得到正负调频对应的距离压缩图像；基于距离频率的运动误差进行SAR运动误差估计；将估计出来的运动误差均用于SAR运动补偿成像处理。本公开无需装载或装载微型低精度POS系统，无需装载传统的高精度POS系统，可大大降低了系统的重量、功耗和成本，可适用于轻小型无人机载SAR高分辨率成像应用。

技术领域

本公开涉及雷达技术领域，尤其涉及一种基于三角波调制的调频连续波SAR运动补偿方法。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Apture Radar，SAR)的精确成像要求天线相位中心(Antenna Phase Center，APC)的运动轨迹为理想匀速直线运动。但受大气湍流、平台振动等因素的影响，载机平台的运动轨迹常常不是理想匀速直线运动。这种载机轨迹的非理想性导致SAR成像质量下降，如分辨率降低、信噪比下降、旁瓣升高等。因此，需要在SAR成像处理器中补偿载机非理想运动对SAR成像所造成的负面影响，即运动补偿处理，才能得到满足系统指标要求的SAR图像。

目前SAR运动补偿方法主要分为基于传感器的运动补偿和基于SAR回波数据的运动补偿方法。其中，基于运动传感器的SAR运动补偿方法依赖高精度POS系统，例如加拿大Aplanix公司生产的POSAV510、POSAV610系列，该系列产品重量大于5kg，成本需要数十万美元，功耗不小于50W，因此其一般用于大型有人机载SAR成像系统，难以适用于低成本轻小型无人机平台载SAR成像应用。此外，近年来，随着SAR系统技术发展，其成像分辨率逐步提升至几个厘米，例如毫米波SAR、激光SAR等高分辨率成像新体制，POS的运动测量精度已不能满足SAR高分辨率成像的需求，亟需发展新的SAR运动补偿方法。而基于SAR回波数据的运动补偿方法，首先，需要图像中存在大量的特显点目标来提取方位运动误差，因此对场景的依赖性较强，且当特显点目标质量差时会影响成像精度；其次，该方法以图像聚焦为最终目的，保相性能差，在干涉SAR、层析SAR等对相位保持精度高的成像模式难以适用；最后，该算法需要通过多次迭代逐步逼近最终的运动误差，运动补偿效率低。

基于目前常用的两种SAR运动补偿方法存在的问题，还需要进一步研发更加适合轻小型无人机载SAR平台载SAR成像应用且运动补偿效率更高的SAR运动补偿方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种基于三角波调制的调频连续波SAR运动补偿方法，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，提供了一种基于三角波调制的调频连续波SAR运动补偿方法，包括步骤：

S1、针对正调频和负调频信号回波分别进行距离压缩和视频相位去除，得到正负调频对应的距离压缩图像；

S2、基于距离频率的运动误差进行SAR运动误差估计；

S3、将估计出来的运动误差均用于SAR运动补偿成像处理。

在本公开的一些实施例中，所述步骤S2包括步骤：

S21、对正负调频距离压缩图像进行插值；

S22、对正负调频距离压缩图像进行配准，得到正负调频压缩距离图像对应的频率；

S23、求取正负调频压缩距离图像对应的频率的频率差与频率和；

S24、根据频率差或频率和，对径向的运动速度误差求取积分，求取斜距误差。

在本公开的一些实施例中，步骤S1前还包括步骤：

S0、进行运动误差信号模型的构建，包括：