[发明专利]基于图像质量评估的多普勒参数估计方法

说明书

本发明提出了一种基于图像质量评估的多普勒参数估计方法，能够适用在多种场景和应用背景下，实现理想飞行及飞行不平稳场景中均能正常成像。利用熵值评估图像清晰度，采用二维搜索的方法估计多普勒参数，实现理想飞行及飞行不平稳场景中均能正常成像，解决了多种场景和应用背景下均能成像的问题，具有效率高、场景普适性强的特点。

技术领域

本发明属于雷达信号处理领域，涉及一种机载雷达领域中的合成孔径雷达成像方法，特别涉及机载雷达对地成像时利用评估图像质量对多普勒参数进行估计的方法。

背景技术

机载合成孔径雷达(SAR)系统是一种能够产生高分辨图像的相干成像系统，其高分辨能力以载机与成像区域之间保持稳定的几何关系为前提条件。受大气湍流的影响，载机飞行姿态往往偏离理想状态，导致多普勒参数(包括多普勒中心频率和多普勒调频率)估计误差很大，严重影响成像效果。多普勒中心频率对应于雷达波束的能量中心，估计误差较大会导致图像位置发生偏移以及信噪比降低；多普勒调频率的误差将导致脉冲响应展宽，使图像散焦，分辨率下降，同时还使峰值增益降低。工程应用中，多普勒参数是从回波数据中估计出来的，传统算法多普勒中心估计和多普勒调频率估计分步进行，多普勒中心估计较经典的是时域相关法，多普勒调频率的估计算法有基于对比度的自聚焦算法、图像偏置(MD)算法、基于相位的自聚焦方法等。但是，每种算法都有局限性，只能分别适用于不同特征的场景和应用背景，无法在多种场景和应用背景下均成像，对于理想飞行及飞行不平稳场景中不能同时正常成像。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种基于图像质量评估的多普勒参数估计方法，能够适用在多种场景和应用背景下，实现理想飞行及飞行不平稳场景中均能正常成像。

为实现上述目的本发明技术方案为：

一种基于图像质量评估的多普勒参数估计方法，包括如下步骤：

根据载机参数计算每个聚焦深度内的多普勒中心频率值fdc和多普勒调频率值fdr，记为该聚焦深度内的fdc初始值和fdr初始值；

针对每个聚焦深度，以该聚焦深度内的fdc初始值和fdr初始值为中心，建立多普勒参数估计范围，得到多普勒参数估计范围内的每对fdc和fdr；对多普勒参数估计范围内的每对fdc和fdr进行距离走动校正和方位压缩，得到所有对 fdc和fdr对应的成像结果，计算所有对fdc和fdr组合值对应的成像结果的熵值，成像结果最小熵值对应的fdc和fdr即为本聚焦深度多普勒参数的估计结果；

将所有聚焦深度多普勒参数的估计结果与相应的距离作拟合，得到最终的多普勒参数估计值。

其中，聚焦深度的成像结果获得方式具体如下：

对距离脉压后数据进行距离走动校正，其中根据多普勒参数估计值计算距离走动相位，按方位向进行遍历，对距离维数据在频域进行相位补偿，完成距离走动校正；

在方位向，按距离向遍历，对每个方位维数据，根据多普勒参数估计值计算补偿相位，相位补偿后做FFT，得到方位脉压结果，遍历完成并量化后得到 SAR图像，即为成像结果。

其中，多普勒参数初始值的计算方式如下：

根据几何参数计算聚焦深度，设聚焦深度为Ndepth，按Ndepth将距离向分为多个距离段，分别计算每个聚焦深度内的多普勒中心频率值fdc_m和多普勒调频率值fdr_m，即为该聚焦深度内的多普勒参数初始值fdc0和fdr0；

其中，fdc_m和fdr_m的计算公式如下：

其中，v是飞机速度，θ是前斜角，λ是波长，R是当前位置的作用距离。