[发明专利]一种颠簸平台SAR三维运动误差估计方法

权利要求书

1.一种颠簸平台SAR三维运动误差估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，采用颠簸平台SAR发射并接收回波信号；对回波信号进行解调，得到解调后的基带回波信号s₀(τ,t_a)；对基带回波信号采用惯导数据进行粗补偿，并进行距离向匹配滤波处理，得到距离压缩后的信号s(τ,t_a)；其中，τ为距离快时间，t_a为方位慢时间；

步骤2，将距离压缩后的信号s(τ,t_m)进行粗聚焦成像，得到未经运动误差补偿的原始图像；

步骤3，根据图像对比度，从原始图像中筛选出多个强散射区域；

步骤4，估计每个强散射区域的局部相位误差函数；

步骤5，将每个局部相位误差函数转换为斜距误差函数，通过总体最小二乘法求解，得到雷达平台三维运动误差初值；

步骤6，构建高斯牛顿迭代函数，将颠簸平台三维运动误差初值作为高斯牛顿迭代的初始步长，通过高斯牛顿迭代函数的多次迭代，对强散射区域中心点与颠簸平台位置的斜距进行修正，进而得到精确的三维运动误差。

2.根据权利要求1所述的一种颠簸平台SAR三维运动误差估计方法，其特征在于，所述解调后的基带回波信号s₀(τ,t_a)的表达式为：

其中，A₀为目标点的后向散射系数，j为虚数单位，ω_r(·)为基带回波信号的距离窗函数，ω_a(·)为基带回波信号的方位窗函数，c表示光速，t₀表示波束中心穿越时刻，f_c为信号载频，K_r为距离向调频率；

所述对基带回波信号采用惯导数据进行粗补偿，并进行距离向匹配滤波处理，其具体步骤为：

将基带回波信号s₀(τ,t_a)作快速傅立叶变换并乘以距离向匹配滤波函数，消除距离二次项，再进行逆傅立叶变换，得到距离压缩后的信号s(τ,t_a)

其中，IFFT为逆傅立叶变换，FFT为快速傅立叶变换，sinc为辛格函数，H(f_τ)为距离向匹配滤波函数，f_τ为距离频率，B为信号带宽，R₀表示目标点的最近斜距。

3.根据权利要求2所述的一种颠簸平台SAR三维运动误差估计方法，其特征在于，步骤2中，所述粗聚焦成像采用的算法为距离多普勒算法或后向投影算法；其中，采用后向投影算法得到的未经运动误差补偿的原始图像的表达式为：

其中，L表示合成孔径长度，x和y分别表示图像中任一像素点的平面坐标，v为颠簸平台的水平飞行速度。

4.根据权利要求1所述的一种颠簸平台SAR三维运动误差估计方法，其特征在于，所述从原始图像中筛选出多个强散射区域的具体步骤为：

首先，计算原始图像I(x,y)中每个像素点(x,y)的能量E(x,y)：

E(x,y)＝I(x,y)·I^*(x,y)；

其中，I^*(x,y)表示原始图像的复共轭；

对所有像素点的能量进行搜索，筛选出能量位于前Q(Q≥3)位的Q个候选像素点；

其次，以每个候选像素点为中心，在原始图像中提取出Q个大小为N×M的局部图像，再分别计算每个局部图像的对比度：

其中，q＝1,2,…Q,Q≥3；I(n,m)表示局部图像中第n行第m列的像素幅值；N表示N个距离单元，即N行；M表示M个方位单元，即M列；20≤N≤M≤150；

最后，根据Q个局部图像的对比度C_q,q＝1,2,…Q,Q≥3，选择对比度位于前K位的K个局部图像，作为局部强散射区域；其中，3≤K≤Q。