[发明专利]一种大前斜视SAR空变运动误差补偿方法

说明书

本发明涉及一种大前斜视SAR空变运动误差补偿方法，包括：将传统运动误差补偿模型在航迹坐标系下的运动误差进行三维分解，变换到成像斜平面内建立新的运动误差补偿模型；通过对惯导位置误差进行空间三维分解，并经几何重构后对成像斜平面内的运动误差参数进行提取；进行运动误差补偿：包括SAR成像距离走动校正过程的波束径向等效位置补偿、方位采样时间重构，以及距离弯曲校正过程的结合Keystone插值变换的波束切向均匀重采样处理。本发明在成像斜平面内建立运动补偿模型可以实现大前斜视SAR成像运动误差的空间差异化补偿，从而实现全波束范围内目标精细聚焦；运动误差的获取基于惯导位置的空间三维分解与几何重构，简单易行。

技术领域

本发明涉及SAR雷达信号处理技术领域，尤其是一种大前斜视SAR空变运动误差补偿方法。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)具有远距离、高分辨、全天候等特点，在军事侦察和民用地形测绘等领域有重要的作用。SAR成像在方位向有较高的分辨率是由于在方位维使用了合成孔径的方法，该方法在成像时将SAR平台的运动方式按照匀速直线运动进行处理。但在实际的飞行过程中，由于环境的影响，运动平台通常无法保持匀速直线运动，这导致在进行方位压缩时存在相位误差，从而影响成像质量致使成像散焦，所以必须对该误差进行补偿。

常规正侧视或小斜视角SAR平台运动误差空变较小，在获取运动误差后，通常只进行共性运动误差补偿，即以波束中心区为参照获取运动误差后，对波束范围内所有目标进行补偿，即可实现波束范围内所有目标聚焦。而在大前斜视过载环境下SAR成像会有严重的空变性运动误差，平台沿波束径向、切向和高度向的三维运动误差亦严重耦合。传统运动误差补偿法只能实现波束中心的聚焦，而在波束边缘由于空变残余误差的存在会导致图像散焦。因此有必要提出一种运动误差的空间差异化补偿技术，从而实现全波束范围内目标精细聚焦。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现运动误差的空间差异化补偿的大前斜视SAR空变运动误差补偿方法。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种大前斜视SAR空变运动误差补偿方法，该方法包括下列顺序的步骤：

(1)建立运动误差补偿模型：将传统运动误差补偿模型在航迹坐标系下的运动误差进行三维分解，变换到成像斜平面内建立新的用于实现运动误差的空间差异化补偿的运动误差补偿模型；

(2)进行运动误差获取：建立步骤(1)的成像斜平面内的运动误差补偿模型后，通过对惯导位置误差进行空间三维分解，并经几何重构后对成像斜平面内的运动误差参数进行提取；

(3)进行运动误差补偿：将步骤(2)提取的运动误差参数用于成像斜平面内运动误差补偿，补偿过程包括SAR成像距离走动校正过程的波束径向等效位置补偿、方位采样时间重构，以及距离弯曲校正过程的结合Keystone插值变换的波束切向均匀重采样处理。

所述步骤(1)具体包括以下步骤：

(1a)建立航迹坐标系o-xyz：在孔径起始时刻天线所在的位置为A，孔径结束时刻天线所在的位置为B,弧线AB为实际运动轨迹,选取天线在孔径起始位置到结束位置的直线AB为理想运动轨迹，将理想运动轨迹孔径中心时刻天线所在位置设为N，以N点在地面上的投影o为原点，oy指向AB在地面投影方向，ox垂直于oy，建立航迹坐标系o-xyz；

(1b)建立成像斜平面坐标系N-XY：在由速度矢量与波束矢量构成的平面内，以孔径中心N为原点，以速度法向为NX方向，以速度方向为NY方向，建立N-XY坐标系；