[发明专利]一种抑制频率步进SAR一维距离图像栅瓣的方法

说明书

技术领域

本发明属于合成孔径雷达技术领域，涉及一种抑制频率步进SAR一维距离图像栅瓣的方法。

背景技术

合成孔径雷达（SAR）利用目标与载机之间的相对运动来形成一个非常大的方位向合成孔径，从而获得非常高的方位向分辨率。为了获得距离向的高分辨率，需要发射一个超宽带的线性调频信号，这对普通的雷达系统来说是个非常大的挑战。

一个众所周知的获得高距离向分辨率的技术就是频率步进技术。采用这种技术的SAR发射的是一组窄带信号而不是一个超宽带信号。利用后期的数据处理来获得距离向超宽带。这种方法的优点就是雷达发射信号的实际瞬时带宽远小于总的合成宽带，从而大大降低了对系统的要求。因此，借助一个普通的雷达系统就可以得到高距离向分辨率。

频率步进体制雷达中的一个固有的问题就是各子频点发射信号中存在幅度或相位误差时，一维高分辨距离图像中会出现栅瓣。这些栅瓣降低了成像结果的分辨能力，同时也影响了成像质量。现在已经有一些文章讨论了抑制这些栅瓣的不同的途径，但这些不同的途径都是通过打破发射信号的周期性来达到降低栅瓣的目的。比如有些文章提到通过改变这些发生脉冲相互之间的脉冲宽度来实现抑制栅瓣的目标，然而另外一些文章则提出通过产生非线性的宽带信号来抑制栅瓣。但这些途径只对特定的系统参数有效，所以这些途径很难用于一般的频率步进SAR系统中。另外可以使用角反射器回波数据对频率步进信号进行距离向相位误差估计和补偿，但是该方法在实际应用中是不现实的。

发明内容

本发明提出了一种用PGA算法来估计频率步进信号距离向二阶以上（含二阶）相位误差的方法，通过估计此相位误差，然后补偿此相位误差，可以达到抑制一维距离图像栅瓣的目的。

本发明方法是通过下述技术方案实现的：步骤一：取出频率步进回波信号中相同频点的子频点数据，并对各子频点数据进行距离向匹配滤波，得到距离向匹配滤波后的各子频点时域数据；

步骤二：将步骤一得到距离向匹配滤波后的各子频点时域数据在方位向上进行分块得到多个方位向数据块并进行编号；

步骤三：针对步骤二得到每个方位向数据块，均进行选点操作：取一个方位向数据块，从中选取周围相对空阔的强特显点；其中周围相对空阔的强特显点的选择根据以下两种准则之一进行：

（1）能量最大准则

从方位向数据块中的每个PRT回波数据的脉冲压缩结果中选择一个能量最大的点，并把这些选择出来的能量最大的点按能量从大到小进行排序，选择其中前10%的能量最大的点作为后续估计中需要使用的周围相对空阔的强特显点；

（2）信杂比最大准则

从所选取的方位向数据块的每个PRT回波数据的脉冲压缩结果中选择一个能量最大的点；对于选择出来的每个能量最大的点，计算其3dB宽度，记为L；统计每个能量最大点3dB宽度内的能量作为信号能量，其3dB宽度外的宽度为10×L范围内的能量作为杂波能量，从而计算出每个能量最大点的信杂比；按信杂比从大到小的顺序对上述选择出来的能量最大点进行排序，选择其中前10%的信杂比能量最大的点作为后续的估计中需要使用的周围相对空阔的强特显点；

步骤四：对步骤三中得到的周围相对空阔的强特显点进行加窗得到加窗截取后的强特显点；

步骤五：将加窗截取的强特显点的距离图像作圆位移，使强特显点的峰值移到图像中心即频域中的零频率位置；

步骤六：将步骤五中进行圆位移后的数据进行傅里叶变换，得到强特显点数据的频谱；

步骤七：对步骤六得到的强特显点数据的频谱求相关，得到各个强特显点数据频谱的相关序列r_n(m)，然后对这些强特显点的相关序列相加，得到合成向量序列其中N为强特显点个数，n取1至N中的整数，m为PRT回波数据所对应数据序列的离散点；