[发明专利]多通道星载SAR天线控制误差补偿方法

权利要求书

1.一种多通道星载SAR天线控制误差补偿方法，包括如下几个步骤：

步骤一：获取天线参数；

天线参数包括：接收天线个数M，第k个接收天线相位中心与发射天线相位中心间距d_k，天线中心视角，k＝0,1,…,M-1；

步骤二：补偿回波信号误差相位；

具体包括以下几个步骤：

（1）按帧读入第n帧回波数据；

星载SAR每帧回波数据均包括数据头和回波信号两部分，用A_n表示第n帧数据头，用B_n表示第n帧回波信号；

其中，n＝0,1,…,N_a-1，N_a为方位向总脉冲数；

（2）获取星历控制测量角度；

星历控制测量角度包括：偏航角α，俯仰角β，该测量数据包含在每帧数据头A_n中；

（3）判断每帧数据属于第几接收通道数据；

通过数据头A_n中有固定标示判定该帧数据为第几接收通道数据；

（4）构造回波信号相位补偿因子；

设该帧数据为第k接收通道数据，则该帧回波信号的相位补偿因子Φ(d_k)为：

其中，π为圆周率，λ为工作波长；

（5）补偿回波信号误差相位；

对第n帧回波信号B_n的每一个元素按照下式(2)进行补偿，并将不同通道补偿后数据分别进行存储；

C^(k)(i,m)＝B_n(m)*exp{jΦ(d_k)}        (2)

其中，m＝0,1,…,N_r-1，i＝0,1,…,N_a/M-1，N_r为距离向总采样点数，C^(k)为第k通道补偿后的回波信号，是二维复数数组，大小为(N_a/M)×N_r，C^(k)(i,m)表示C^(k)的第i行的第m个元素，B_n(m)表示第n帧信号数据B_n的第m个元素，exp{·}为指数函数，j为虚数单位；

（6）重复上述（1）～（5）步，直到所有帧数据读入完毕；

步骤三：方位向信号滤波处理；

具体包括以下几个步骤：

（1）计算各接收通道延迟时间；

第k个接收通道延迟时间为：

tk=dk2v,k=0,1,···,M-1---(3)]]>

其中，t_k表示第k个接收天线等效延迟，v为卫星飞行速度；

（2）构造补偿矩阵H₁；

补偿矩阵H₁为二维复数矩阵，其大小为M×M；

H1=11···1exp{jπfPRF·t0}exp{jπfPRF·t1}···exp{jπfPRF·tM-1}exp{jπfPRF·2t0}exp{jπfPRF·2t1}···exp{jπfPRF·2tM-1}············exp{jπfPRF·(M-1)t0}exp{jπfPRF·(M-1)t1}···exp{jπfPRF·(M-1)tM-1}-1---(4)]]>

其中，f_PRF表示脉冲重复频率，(·)^-1表示对矩阵求逆操作；

（3）构造滤波器H₂；

滤波器H₂为二维复数数组，大小为，H₂的第k行的第n个元素H₂(k,n)的计算方法如下：

H2(k,n)=exp{-j2π(n-Na2M)·fPRF·MNa·tk}---(5)]]>

其中，n=0,1,···,NaM-1;]]>

（4）对补偿后回波信号进行补零；

对各接收通道补偿后回波信号C^(k)进行(M-1)倍补零处理，得到补零后的回波信号为二维复数数组，数组大小为N_a×N_r，补零公式如下：

其中，n＝0,1,…，N_a-1，m＝0,1,…，N_r-1;

（5）对各通道补零后的回波信号按列进行滤波处理，得到单通道回波信号D；

对中每一列，按下面步骤处理，具体为：

对第m列，包括一下几个步骤：

a）将各通道补零后的回波信号中的第m列数据分别进行快速傅里叶变换，得到快速傅里叶变换后的数据并将的前个数据和后个数据进行交换，得到零频移中后的数据具体操作如下：

Em(k)=FFT(C~m(k))---(7)]]>

Fm(k)(n)=Em(k)(n+Na2),n=0,1,···,Na2-1Em(k)(n-Na2),n=Na2,Na2-1,···,Na-1---(8)]]>

其中，FFT(·)表示快速傅里叶变换，表示中的第n个元素，表示中的第个元素，表示中的第个元素；

b）计算C^(k)的第m列方位向滤波后的频谱，并将其作为D的第m列，具体计算方法如下：

D(n,m)=Σk=0M-1[H2(k,n0)·Fmk(n)·H1(k,n1)]---(9)]]>

其中，n＝0,1,…，N_a-1，表示n除以取余数，表示n除以取整数部分，D(n,m)表示D的第n的第m个元素，H₂(k,n₀)表示H₂的第k行的第n₀个元素，H₁(k,n₁)表示第k行的第n₁个元素；

经过上述步骤后，即完成了回波信号方位向滤波处理；

经过误差补偿和方位向滤波处理后得到的无误差的单通道回波信号D直接用于成像处理，得到无误差的高质量SAR图像。