[发明专利]一种前侧视SAR的距离和方位两维空变自聚焦方法

说明书

本发明公开了一种前侧视SAR的距离和方位两维空变自聚焦方法，其主要思路为：建立距离‑方位两维空变运动误差模型，得到距离‑方位两维空变运动误差模型中的未知多项式系数向量；计算得到D个子图像的距离单元徙动校正数据；根据D个子图像的距离单元徙动校正数据，得到D个子图像对应的局部相位误差函数；根据所述D个子图像对应的局部相位误差函数求解所述距离‑方位两维空变运动误差模型，得到距离‑方位两维空变运动误差模型中的未知多项式系数向量的精确解；然后得到相位误差校正后的前侧视SAR回波数据，进而得到聚焦前侧视SAR图像，所述聚焦前侧视SAR图像为前侧视SAR的距离和方位两维空变自聚焦结果。

技术领域

本发明属于数字信号处理技术领域，特别涉及一种前侧视SAR的距离和方位两维空变自聚焦方法，即一种前侧视合成孔径雷达的距离和方位两维空变自聚焦方法，适用于现代雷达系统的远程侦查与预警。

背景技术

在前侧视合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)中，平台飞行航迹误差导致的运动误差通常具有较强的空变性，包括距离空变性和方位空变性；具体来讲，在雷达波束照射范围内，航迹误差随入射角的变化容易引入距离空变运动误差，航迹误差随瞬时斜视角的变化则导致方位空变误差；因此，研究能够校正两维空变运动误差的自聚焦算法具有重要意义。

随着SAR技术的发展，研究人员提出了多种自聚焦算法；文章“A robust motionerror estimation method based on raw data,IEEE Transactions on Geoscience andRemote Sensing,2012,50(7):2780-2790”提出了加权总体最小二乘相位梯度自聚焦(Weighted Total Least Square Phase Gradient Autofocus,WTLS-PGA)算法，能够对距离空变运动误差提供精确估计和补偿；但WTLS-PGA算法忽略了方位空变运动误差，这将引起聚焦性能下降。

文章“Topography-dependent motion compensation for repeat-passinterferometric SAR systems,IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters,2005,2(2):206–210”提出了子孔径地形和孔径依赖(Subaperture Topography-and-Aperture,SATA)算法，能够补偿方位空变运动误差；但SATA算法不能利用回波数据自适应估计方位空变运动误差，并且在未配备高精度惯导系统的前侧视SAR应用中，SATA算法的应用受到了限制。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提出一种前侧视SAR的距离和方位两维空变自聚焦方法，该种前侧视SAR的距离和方位两维空变自聚焦方法充分考虑了距离-方位两维空变运动误差对SAR成像的影响，能够提高前侧视SAR图像聚焦质量。

本发明的主要思路：首先建立距离-方位两维空变运动误差模型；为求解该模型，利用两维滑窗选取多个局部图像；基于多个局部图像，利用加权斜视PGA(Weighted SquintPGA,WSPGA)估计核获得多个局部相位误差函数；然后，将多个局部相位误差函数联立为线性方程组，并利用WTLS估计核求解该线性方程组；最后，根据线性方程组的解，计算各个像素点相位误差并进行校正，进而获得聚焦前侧视SAR图像。

为达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种前侧视SAR的距离和方位两维空变自聚焦方法，包括以下步骤：

步骤1，建立距离-方位两维空变运动误差模型，得到距离-方位两维空变运动误差模型中的未知多项式系数向量；

步骤2，根据所述距离-方位两维空变运动误差模型，得到D个子图像的距离单元徙动校正数据；其中，D为设定正整数；