[发明专利]基于改进PFA的聚束SAR成像方法及其DSP实现

权利要求书

1.一种基于改进PFA的聚束SAR成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，SAR接收回波数据，并对回波数据进行运动误差补偿，得到运动误差补偿后的回波数据；

步骤2，对于运动误差补偿后的回波数据，沿航迹方向对每个输入脉冲对应的方位采样点进行重采样，得到方位向重采样回波数据；对方位向重采样回波数据进行距离向相位补偿，得到距离向相位补偿后的回波数据；

所述沿航迹方向对每个输入脉冲对应的方位采样点进行重采样为采用延航迹方向的一维插值完成方位向重采样，具体为：

2.1，采用16点sinc插值法，使用sinc系数对样本点坐标位于[N-8,N+8)范围内的所有运动误差补偿后的回波数据进行加权求和，得到插值结果；sinc系数的计算公式为：

其中，N是插值点总数,N_i是插值点索引；

2.2，16点sinc插值的时域重建方程为：

其中，f(x)为x处的插值结果，f_d(i)为在x＝i处的样本值；

所述对方位向重采样回波数据进行距离向相位补偿，具体为：

2.3，根据雷达运动平台的参数，分别计算出相位补偿因子φ₁(f_τ)、φ₂(f_τ)、φ₃(f_τ)，具体为：

其中，τ为采样序号，f_c为雷达发射信号载频，为理论调频斜率，λ为雷达发射波长，Rn是目标到雷达的距离，C为光速，Ra＝τ·dR，f_s为采样频率；PRF表示脉冲重复频率，表示飞机到成像区域中心的地面距离，Rs为中心斜距；nan为回波数据的方位向点数；f_τ为第τ点对应的信号频率；v为飞机的速度；H为雷达工作高度；N是插值点总数；

2.4，采用相位补偿因子φ₁(f_τ)、φ₂(f_τ)、φ₃(f_τ)对方位向重采样回波数据进行距离向相位补偿，即φ₁(f_τ)与方位向重采样回波数据进行点乘后再依次与φ₂(f_τ)、φ₃(f_τ)点乘，得到距离向相位补偿后的回波数据；

步骤3，采用子孔径相关法对距离向相位补偿后的回波数据进行多普勒调频率的估计，得到多普勒调频率估计向量根据多普勒调频率估计向量构造二次相位补偿函数，采用二次相位补偿函数对距离向补偿后的回波数据进行方位向二次相位误差补偿，得到方位向二次补偿后的回波数据；

所述采用子孔径相关法对距离向相位补偿后的回波数据进行多普勒调频率的估计，其具体过程为：

3.1，设距离向相位补偿后的回波数据中任一距离单元的回波数据为s(t)＝a(t)exp(jπf_kat²)，将该回波数据分为前子孔径回波数据s₁(t)和后子孔径回波数据s₂(t)：

其中，a(t)为t时刻的回波数据的幅度，M为前子孔径或后子孔径的方位向采样点数；f_ka为多普勒调频斜率，t为时间；PRF为脉冲重复频率；

3.2，对前子孔径回波数据s₁(t)和后子孔径回波数据s₂(t)分别做傅里叶变换，得到对应频域回波数据：

其中，

3.3，根据子孔径相关法的原理可知：

则根据前子孔径和后子孔径频谱之间的移动量△f，得到多普勒调频率估计向量

步骤4，对所述方位向二次补偿后的回波数据进行方位向脉压处理，得到脉压后的图像域回波数据；构造几何校正因子，对脉压后的图像域回波数据进行距离几何校正，得到几何校正后的回波数据；

步骤5，采用相位梯度自聚焦算法对几何校正后的回波数据进行高阶残余相位误差估计，得到高阶残余相位误差估计矩阵，采用高阶残余相位误差估计矩阵对几何校正后的回波数据进行残余相位补偿，得到聚焦图像；

步骤6，计算聚焦图像的多视点数，基于多视点数对聚焦图像进行相干斑点抑制；再对相干斑抑制后的图像进行多视量化，得到聚焦后的平滑灰度图像。