[发明专利]一种机载SAR成像角实时估计方法

说明书

技术领域

本专利属于合成孔径雷达成像技术领域，涉及一种机载合成孔径 雷达成像角实时估计方法。

背景技术

合成孔径雷达成像要求载机进行匀速直线飞行，实际飞行中，载 机不可避免受到大气紊流的干扰，存在偏流、俯仰和横滚姿态变化以 及东、北、天三向位置变化。为了得到高质量的SAR图像，合成孔径 雷达实时补偿载机运动误差对SAR成像的影响，一方面，采取空域稳 定措施，隔离载机的姿态变化，控制雷达天线波束始终指向稳定系下 的成像角；另一方面，在成像信号处理过程中融入运动补偿步骤，去 除载机位置误差对高分辨率SAR成像的影响。在上述运动补偿过程中， 最重要的两个参数是载机航迹角θ_track和成像角θ_s。在雷达实 时处理中，空域稳定采用的航迹角为上一帧数据的载机平均航迹角， 减小天线波束指向变化对回波幅度的调制；成像角为设定指令值。成 像信号处理用到的航迹角与空域稳定的一致，成像角方面，由于雷达 天线安装角误差、波束指向误差等的影响，使得实际波束指向角与指 令角不一致，采取从回波数据中估计成像角，以得到聚焦良好的高分 辨率SAR图像。

在SAR成像实时运动补偿处理中，成像角估计(多普勒中心估计) 的关键在于如何合理地嵌入SAR成像处理流程，使得估计值能准确反 映真实情况，满足运动补偿要求。大多数实时SAR成像处理的多普勒 中心估计在原始数据域，在成像的开始阶段对原始数据进行多普勒中 心估计(成像角估计)，后续的成像处理均用该估计值，流程简洁， 处理速度快。(参见文献：1、汪亮，禹卫东，机载SAR实时多普勒中 心估计原理及硬件实现，系统工程与电子技术，第28卷第2期，2006 年2月；2、郭庆，机载SAR实时信号处理研究，西安电子科技大学， 硕士论文，2007年；3、刘波，王贞松等，一种新的多普勒中心频率 实时估计算法，计算机研究与发展，第42卷第11期，2005年。)

但从原始数据中估计的多普勒中心频率是安装角误差Δθ_f、指向 角误差Δθ_p和载机运动误差多个因素综合作用的结果：

Δf_dc＝Δf_df+Δf_dp+Δf_dv

Δfdc=2vaλcosΔθf+2vaλcosΔθp+2Δvλ]]>

式中Δv为载机非理想运动导致的视线速度误差。

其中，载机运动误差导致多普勒中心频率变化，但不影响波束指 向角改变。因为雷达实时处理时，对天线采取空域稳定措施，一帧积 累时间内用同一航迹角为基准，实时控制天线波束指向，始终指向稳 定系下同一角度，使得载机运动误差并没有影响波束指向改变。因此， 通过直接从原始数据中估计多普勒中心频率来估算成像角是有误差 的，会使SAR图像发生方位向偏移，影响图像显示以及图像的定位。 运动误差越大，采用此方法估计的角度误差越大，尤其在中小型飞机 平台上，甚至导致SAR成像中心在非波束覆盖区，图像中没有场景信 息。

现有技术存在的缺点：

在雷达天线实施空域稳定的情况下，现有SAR成像角实时估计方 法主要存在以下缺点：