[发明专利]面向分布式多通道SAR的两步式通道误差估计与补偿方法

说明书

本发明提供一种面向分布式多通道SAR的两步式通道误差估计与补偿方法，属于合成孔径雷达信号处理技术领域，该方法包括以下步骤：基于惯导数据，实现包络走动的粗校正；针对校正后的数据，基于惯导数据粗补偿通道间的空变相位误差；根据天线采样数据之间的相关性，对包络走动粗校正和通道间空变相位误差粗补偿后的数据进行重新排序；采用距离频域相位增量法估计剩余包络走动并补偿，再采用距离时域相位增量法精估计剩余空变相位误差并补偿。

技术领域

本发明属于合成孔径雷达信号处理技术领域，尤其涉及一种面向分布式多通道SAR的两步式通道误差估计与补偿方法。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)是20世纪50年代由美国首先提出的一种主动式微波遥感设备，具有全天时、全天候、二维高分辨、强传统性等特点，在灾害监测、地图测绘等领域发挥着重要作用。随着机载平台隐身性能和气动性能要求的提高，对平台上安装的各类传感器的尺寸、重量均有较严苛要求。采用分布式赋形安装的多通道SAR系统，可以使整机系统设计具有更高的灵活性，满足平台隐身和气动性能要求。

方位多通道SAR系统可以实现高分宽幅成像，但天线孔径过大。多通道分布式SAR系统可将传统的多通道大孔径天线分成多块小孔径天线分布式赋形安装于机身各处，降低SAR设备对平台隐身性能和气动性能的影响。但是，分布式SAR通道稀疏且存在较大垂直航迹基线。通道稀疏导致通道间相关性差，应用于传统的相位增量方法无法估计通道幅相误差和采样时间误差，而子空间方法运算量较大。垂直航迹基线会产生通道间斜距差，造成通道间数据包络走动和相位误差，无法直接进行方位多普勒重构，需要补偿。且在成像幅宽较大时，斜距差存在较大的距离空变性，传统补偿方法仅考虑了相位误差距离空变性，忽略了包络走动的距离空变性，影响成像质量。因此需要进一步研究分布式多通道SAR通道误差估计和补偿方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种面向分布式多通道SAR的两步式通道误差估计与补偿方法，有效解决分布式多通道SAR通道稀疏且存在垂直航迹基线导致的误差估计和补偿困难的问题，适用于分布式多通道SAR高分宽幅成像。

实现本发明的技术方案如下：

一种面向分布式多通道SAR的两步式通道误差估计与补偿方法，包括以下步骤：

基于惯导数据，实现包络走动的粗校正；针对校正后的数据，基于惯导数据粗补偿通道间的空变相位误差；

根据天线采样数据之间的相关性，对包络走动粗校正和通道间空变相位误差粗补偿后的数据进行重新排序；采用距离频域相位增量法估计剩余包络走动并补偿，再采用距离时域相位增量法精估计剩余空变相位误差并补偿。

优选地，本发明所述包络走动包括距离空变包络走动和通道间空变包络走动。

优选地，本发明所述基于惯导数据，实现包络走动的粗校正的具体过程为：

利用惯导信息解算出场景中不同距离处目标到各个通道与参考通道的斜距差，并对所述斜距差进行线性拟合；基于得到的拟合参数，进行CS操作，校正包络走动的距离空变部分，在距离频域上，将完成CS操作后得到的信号乘上线性相位，校正包络走动的通道间空变部分，完成基于惯导数据的包络走动粗校正。

优选地，本发明所述CS操作为：基于得到的拟合参数，设定变标方程和频域匹配函数，对回波信号进行处理，然后将处理的结果乘上剩余相位，实现包络走动距离空变校正。

优选地，本发明所述变标方程为：

s_sc(t)＝exp{jπα_mK_r(t-t_ref)²}