[发明专利]一种颠簸平台SAR的非参数化成对回波抑制方法

说明书

本发明公开了一种颠簸平台SAR的非参数化成对回波抑制方法，本发明首先对传统误差模型进行改进，构建一种基于多次谐波叠加的振动误差模型，使旋翼转动带来的振动误差得到精准表征；在此基础上研究一种非参数化振动误差相位估计方法，先筛选出强散射单元，再对各强散射单元进行方位加窗截取并计算权值，通过多个强散射单元加权联合估计得到振动误差相位，最后构建振动误差相位补偿函数来抑制回波数据中的成对回波。本发明在颠簸平台SAR成像中，引入新的振动误差模型，对实际中的振动误差进行精确表征；节省了成对回波抑制方法的运算量，且实现了成对回波的有效抑制，改善颠簸平台SAR成像质量。

技术领域

本发明属于SAR成像技术领域，特别涉及一种颠簸平台SAR的非参数化成对回波抑制方法，可用于直升机等颠簸平台的SAR成像处理。

背景技术

合成孔径雷达(SAR)作为一种主动式微波有源传感器，可以全天时、全天候、远距离获取观测场景的二维图像，已广泛应用于各种雷达载体。相比于其他雷达平台，颠簸平台SAR具有较好的机动性和灵活性。然而由于旋翼转动，平台在飞行过程会发生较高频率的振动，这种周期性的微小振动对回波产生了相位调制，导致成像中出现成对回波问题，造成场景中各个散射点在方位向被复制多次，即“鬼影目标”，严重恶化成像质量。同时，由于平台振动的幅度多为厘米甚至毫米级，无法通过惯性测量单元(IMU)对其精确测量。因此，为解决颠簸平台SAR成对回波问题，消除鬼影目标影响，研究一种基于回波数据的成对回波抑制方法具有十分重要的意义。

传统成对回波抑制方法采用先估计振动参数，再根据误差模型构建补偿函数的思路，存在计算量大，过程复杂的问题。同时，传统方法将振动误差模型构建为理想的单一正弦信号，而在实际情况中，振动误差通常包含多次谐波分量，因此，传统方法无法准确估计出存在多次谐波情况下的振动参数，存在一定的局限性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提出一种颠簸平台SAR的非参数化成对回波抑制方法。本发明在颠簸平台SAR成像中，通过引入新的振动误差模型，对实际中的振动误差进行精确表征；大大节省了成对回波抑制方法的运算量，且可以实现成对回波的有效抑制，进而改善颠簸平台SAR成像质量。

本发明技术原理：首先对传统误差模型进行改进，构建一种基于多次谐波叠加的振动误差模型，使旋翼转动带来的振动误差得到精准表征；在此基础上研究一种非参数化振动误差相位估计方法，先筛选出强散射单元，再对各强散射单元进行方位加窗截取并计算权值，通过多个强散射单元加权联合估计得到振动误差相位，最后构建振动误差相位补偿函数来抑制回波数据中的成对回波。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以解决。

一种颠簸平台SAR的非参数化成对回波抑制方法，包括以下步骤：

步骤1，构建基于多次谐波的振动误差模型；

步骤2，获取颠簸平台SAR接收的回波信号，并对回波信号进行解调，得到基带回波信号；对基带回波信号进行距离向匹配滤波处理，得到距离压缩后的信号；

步骤3，根据基于多次谐波的振动误差模型，采用基于谐波叠加的加权联合估计方法对距离压缩后的信号进行振动误差估计，得到成对回波对应的振动误差相位φ_e(t_a)；

步骤4，基于所述成对回波对应的振动相位误差，构造对应的误差补偿函数，对距离压缩后的信号进行补偿，得到成对回波抑制后的信号。

进一步地，所述采用基于谐波叠加的加权联合估计方法对距离压缩后的信号进行振动误差估计，得到成对回波对应的振动误差相位；其具体步骤为:

(3.1)计算距离压缩后的信号中每个距离单元的强度;

(3.2)根据距离压缩后的信号中每个距离单元的强度，从距离压缩后的信号中筛选出多个强散射单元，作为候选距离单元，其对应的距离压缩后的信号为强散射单元信号；