[发明专利]一种合成孔径雷达残余距离徙动校正方法

摘要

本发明公开了一种合成孔径雷达残余距离徙动校正方法，包括以下步骤S1、获取二维回波信号，利用常规匹配滤波方法进行距离向脉冲压缩；S2、对距离向脉冲压缩后的二维回波数据进行距离徙动校正；S3、对距离徙动校正后的二维回波数据进行残余徙动校正对距离徙动校正后的回波信号取模，并依次对取模后的信号第p行方位向数据进行残余距离徙动校正，其中，2≤p≤Ν，N为距离向采样点数；S4、输出校正结果。本发明在计算过程中无需进行插值，能够降低数据运算量，提高处理效率；并且在数据分块的情况下，能够精确估计和校正错位图像在空域中的位移量，使校正精度达到亚像素级，为后续高精度成像提供精确可靠的数据。

主权项

一种合成孔径雷达残余距离徙动校正方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取二维回波信号，利用常规匹配滤波方法进行距离向脉冲压缩；包括以下子步骤：S11、计算雷达平台对成像区域中心点目标距离历史，产生存在运动误差的SAR点目标仿真回波矩阵；S12、对回波进行距离向傅里叶变换，然后通过距离向乘以匹配滤波器匹配函数H1(fτ)，实现距离向脉冲压缩：H1(fτ)=rect(fτB)exp(-jπfτ2Kr)]]>其中，Kr为距离向调频斜率，fτ为距离向频率，τ为距离向快时间，B为常数；脉冲压缩后点目标回波数据记为s0(τ,t)：s0(τ,t)=sinc[τ-2R(t)c]waz(t)exp[-j4πλR(t)]---(1)]]>其中，c为电磁波传播速度，t为方位向慢时间，waz(t)为方位向时域包络，λ为波长，R(t)为实际情况中参考点目标的距离历史；S2、对距离向脉冲压缩后的二维回波数据进行距离徙动校正；包括以下子步骤：S21、将距离向压缩后的回波信号s0(τ,t)分别进行方位向和距离向傅里叶变换，得到SAR二维频域信号S0(fτ,fη)；S22、构造距离徙动校正相位HRCMC(fτ,ft)：HRCMC(fτ,ft)=exp(-j2πfcV2ft2fτλR0)---(2)]]>其中，fc为载波频率，V为平台运动速度，R0为理想情况下多普勒中心穿越时刻瞬时斜距，fτ为距离向参考频率，ft为方位向参考频率；S23、将步骤S22构造的距离徙动校正相位乘以SAR二维频谱信号S0(fτ,fη)；S24、将步骤S23得到的频域回波信号进行二维傅里叶反变换，得到距离徙动校正后二维时域信号s1(τ,t)：s1(τ,t)=sinc[τ-2R0+2ΔR(t)c]waz(t)exp[-j4πλR(t)]---(3)]]>其中，ΔR(t)为平台运动误差所造成的距离历史偏移量；S3、对距离徙动校正后的二维回波数据进行残余徙动校正：对距离徙动校正后的回波s1(τ,t)取模，得到信号s2(τ,t)：s2(τ,t)＝|s1(τ,t)|  (4)从p＝2到N，N为距离向采样点数；依次对信号s2(τ,t)第p行方位向数据fp(t)进行残余距离徙动校正，具体包括以下子步骤：S31、获取相位差函数：对信号s2(τ,t)的第p‑1和p行数据fp‑1(t)、fp(t)分别进行傅里叶变换，得到频域信号Fp‑1(ω)和Fp(ω)，再将两个频域信号对应相除，再提取相位信息，得到Fp‑1(ω)和Fp(ω)之间的相位差函数Φ(ω)：Φ(ω)=angle(Fp(ω)Fp-1(ω))---(5);]]>S32、进行正余弦均值滤波，包括以下子步骤：S321、把相位差函数Φ(ω)离散化为相位差序列Φ[i]，将Φ[i]映射到一个二维的向量空间，映射关系为：a[i]＝cos(Φ[i])  (6)b[i]＝sin(Φ[i])  (7)其中，a[i]为相位差的正弦序列，b[i]为相位差的余弦序列；S322、把序列a[i]、b[i]进行均值滤波，得到滤波后序列a‾[i]=1MΣi∈Wa[i]---(8)]]>b‾[i]=1MΣi∈Wb[i]---(9)]]>其中，W是以i为中心的邻域，M为该邻域大小；S323、计算正余弦均值滤波后相位差函数Φ‾1[i]=arctan(b‾[i]a‾[i])---(10)]]>余弦均值滤波后的相位差被限制在(‑π/2,π/2]；S324、通过正余弦函数的正负关系判断相位差序列值所处的象限，得到滤波后的相位差序列具体判断方法如下：1)如果则2)如果则3)如果则4)如果则S325、对滤波后相位差序列进行解缠处理，得到真实相位差序列S33、进行自适应拟合，具体包括以下子步骤：S331、对相位差序列求一阶差分，得到差分序列Φ‾′[i]=Φ‾[i]-Φ‾[i-1]---(11)]]>S332、对差分序列作邻域平均，得到邻域平均后的差分序列S333、从中心零频开始，向左和向右分别对序列分别进行峰值搜索，若一旦峰值大于预设的阈值δ，则停止搜索，将大于阈值δ的点的位置作为拟合区间边界，得到拟合区间[c,d]；S334、对相位差序列在区间[c,d]上进行最小二乘拟合，得到相位差的斜率kp；S34、进行位移校正，具体包括以下子步骤：S341、取步骤S24的距离徙动校正后的二维时域信号s1(τ,t)第p行方位向信号，记为gp(t)；S342、对信号gp(t)做傅里叶变换得到第p行方位向信号的频谱G(ω)；S343、对第p行方位向信号的频谱G(ω)乘以exp(jωkp)后再进行逆傅里叶变换，得到位移校正后的第p行方位向时域数据g~p(t)=IFT[G(ω)exp(jωkp)]---(13);]]>S4、输出校正结果。