[发明专利]一种基于图像的频率步进SAR距离向栅瓣抑制方法

说明书

技术领域

本发明属于合成孔径雷达成像技术领域，涉及一种基于图像的频率步进SAR距离向栅瓣抑制方法。

背景技术

频率步进技术可以有效获得距离向高分辨，被广泛用于高分辨雷达系统中。它发射的是瞬时窄带信号，通过后期数据处理合成宽带信号来获得距离向高分辨。采用频率步进技术的合成孔径雷达(SAR)可以很容易的实现两维超高分辨。同时，采用此技术的SAR系统对A/D的要求大大降低，使得频率步进SAR系统可以比较容易的实现。

但是，频率步进SAR的固有的问题就是在其一维高分辨距离像(HRRP)中会出现很多较高幅度的栅瓣。这是由雷达系统中的非理想因素所导致的。由于非理想因素的存在，在进行距离向宽带合成时，子带回波信号的所包含的系统误差在合成宽带信号中形成了周期性的系统误差。根据成对回波理论，频域的周期性误差会导致时域栅瓣的出现。

这些栅瓣显著的降低了SAR图像的质量。因此很多栅瓣抑制方法被提出。这些栅瓣抑制方法主要分为两种。一种是通过限定系统参数之间的关系，使得HRRP包络的零点与栅瓣位置重合，或者使得栅瓣位置处的HRRP包络的幅度小于设定的门限值，从而达到抑制栅瓣的目。这些方法在系统误差存在的情况下会失效。因为存在系统误差时，HRRP的包络会发生畸变，从而导致包络的零点与栅瓣的位置几乎无法重合。另一种方法是通过设置不同频点之间载波频率不均匀分布来打破频率步进SAR发射信号的周期性，从而使得栅瓣被打散并且栅瓣幅度被相应的降低。但是这种栅瓣抑制方法大大增加了系统的复杂度，在实际系统中很难实现。

发明内容

为了克服已有技术的缺陷，本发明提出一种基于图像的频率步进SAR距离向栅瓣抑制方法，其能够基于图像对距离向栅瓣进行抑制，具有将距离向幅度较高的栅瓣抑制到背景图像的幅度水平的效果，解决了频率步进SAR中距离向栅瓣的抑制问题。

本发明的基于图像的频率步进SAR距离向栅瓣抑制方法包括如下步骤：

步骤一：对接收的频率步进SAR回波信号利用传统成像算法进行处理，得到包含距离向栅瓣的原始SAR图像；

步骤二：在步骤一得到的原始SAR图像中寻找幅度最强的散射目标及其对应的栅瓣，所述幅度最强的散射目标称为强散射目标；

步骤三：提取步骤二寻找到的强散射目标所在距离线的距离向数据，并对该距离向数据的幅度进行归一化处理；

步骤四：从经步骤三处理后的强散射目标所在距离线中找出栅瓣幅度在设定门限值之上的M对栅瓣，获取所述M对栅瓣中每对栅瓣的实部和虚部；

步骤五：利用步骤四获取的所述M对栅瓣中每对栅瓣的实部和虚部计算每对栅瓣所对应的正弦型幅度误差和相位误差；

步骤六：利用步骤五中的M对栅瓣所对应的正弦型幅度误差和相位误差进行距离向宽带拼接，得到频域信号的幅度误差补偿项和相位误差补偿项；

步骤七：利用步骤六获得的频域信号的幅度误差补偿项和相位误差补偿项对距离向宽带拼接所得到的频域信号进行幅度误差和相位误差的补偿；

步骤八：对补偿后的频域信号进行距离徙动校正和方位向脉冲压缩，获得距离向栅瓣抑制后的SAR图像。

进一步的，所述步骤五中每对栅瓣所对应的正弦型幅度误差A_n(f_r)和相位误差θ_n(f_r)的计算公式为：

A_n(f_r)＝a_ncos(2πnc₁f_r+Ф_an)

θ_n(f_r)＝exp{-j·b_ncos(2πnc₁f_r+Ф_bn)}

其中，n为第n对栅瓣，c₁为频率步进跳频间隔的倒数，a_n和b_n分别代表第n对栅瓣的正弦型幅度误差和相位误差的振幅，Ф_an和Ф_bn分别代表第n对栅瓣的正弦型幅度误差和相位误差的初相，f_r表示在执行所述传统成像算法时进行距离向宽带拼接所得到频域信号的频率，j为虚数单位；

且a_n和b_n的计算公式为：