[发明专利]一种调频连续波SAR扫频非线性校正方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体地说，本发明涉及一种调频连续波SAR(Synthetic-aperture radar，合成孔径雷达)扫频非线性校正方法。 

背景技术

调频连续波SAR是一种体积小、重量轻、造价低和抗干扰能力强的高分辨率雷达成像设备，是当前最主要的一类小型化SAR，广泛应用于无人机等对载荷要求非常苛刻的飞行平台上。 

调频连续波SAR通过连续发射宽带的线性调频信号获得高的距离向分辨率。在实际的宽带雷达系统中，由于器件特性等各种因素的影响，发射信号的频率总是不可避免地会偏离理想的频率。也即是说，实际发射信号不可避免地存在非线性的问题。对脉冲雷达来说，由于脉冲持续时间很短，扫频非线性的影响并不突出。而对调频连续波SAR而言，扫频非线性的影响则非常严重，并且随着分辨率及作用距离等指标的提高，扫频非线性的影响也越来越突出。因此，扫频非线性问题成为工程实际中制约调频连续波雷达系统性能最为重要的因素之一。 

对于调频连续波SAR的扫频非线性问题，通常是利用特显点方法进行校正。这种方法要求SAR的最大作用距离在数十米的范围。但在SAR应用背景中，测绘带宽度通常在数百到数千米，此时无法利用特显点方法来校正雷达的扫频非线性。对于调频连续波SAR中的扫频非线性校正，最常用的方法是一种称为三步法的校正方法。这种方法对SAR的作用距离没有限制，也非常便于集成到成像算法中。但这种方法需要通过硬件设备预先测量出扫频非线性，从而增加了 系统开销，限制了其应用的灵活性。 

发明内容

本发明的目的在于，针对现有调频连续波SAR扫频非线性校正方法作用距离短及需要额外硬件设备等限制条件，提出一种基于回波信号的扫频非线性估计及校正方法，这种方法充分利用子孔径信号的相关特性，消除扫频非线性相位误差对距离的依赖性，实现对扫频非线性的精确校正。 

为实现所述目的，本发明的技术解决方案是：一种调频连续波SAR扫频非线性校正方法，该方法包括以下步骤：①将接收的全孔径回波信号进行子孔径划分，按方位向时间分为时间长度相等的两个子孔径信号；②根据两个子孔径信号在距离上的相关特性，利用PGA（Phase Gradient Autofocus，相位梯度自聚焦）算法进行扫频非线性的粗估计，并根据粗估计结果对全孔径信号进行粗校正；③根据系统的工作参数和模型设计RVP（Residual Video Phase，残余视频相位）滤波器；④将完成扫频非线性相位误差粗校正之后的全孔径信号通过上述RVP滤波器；⑤利用PGA算法根据RVP滤波之后的信号进行扫频非线性的精估计，实现调频连续波SAR扫频非线性的精校正。 

与现有技术相比，本发明的有益效果在于： 

(1)本发明仅依赖回波数据本身来估计由于扫频非线性引起的相位误差，并对其进行补偿，无需额外的硬件设备，是一种纯软件的校正方法，因而能够节省系统硬件开销；便于集成到成像算法中，具有很强的适用性。 

(2)本发明充分利用子孔径信号之间的相关特性来进行扫频非线性相位误差的粗估计，消除了传统方法对作用距离的限制条件； 

(3)本发明对扫频非线性相位误差的估计包括粗估计和精估计的步骤，因此 具有十分稳健的特点。 

附图说明

图1为本发明调频连续波SAR扫频非线性校正方法流程图； 

图2为本发明子孔径划分示意图； 

图3为本发明一个实施例的仿真参数图； 

图4为本发明一个实施例的距离向压缩对比图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明提供的一种调频连续波SAR扫频非线性校正方法作进一步详细的解释。 

①将接收的全孔径回波信号进行子孔径划分，按方位向时间分为时间长度相等的两个子孔径信号。 

在考虑扫频非线性的情况下，调频连续波SAR点回波信号可写为：