[发明专利]基于图像域的低频超宽带SAR自聚焦方法

说明书

技术领域

本发明属于SAR(Synthetic Aperture Radar，合成孔径雷达)成像领域，涉及一种适用于低频超宽带SAR的自聚焦方法。

背景技术

低频超宽带SAR技术是SAR领域内的研究热点之一。低频超宽带SAR采用低频超宽带信号工作，具有很强的叶簇或地表穿透能力，能够探测到隐蔽的目标，因此低频超宽带SAR在军事和民用领域中具有重要意义。

机载低频超宽带SAR具有大积累角和长合成孔径，在实际飞行过程中易受到气流扰动的影响而偏离理想航迹。为了避免SAR图像散焦，传感器的精度通常需要达到亚波长级，这对于大多数传感器来说是极为苛刻的。因此，除了利用传感器的测量信息对回波进行补偿外，在成像过程中还需要采用自聚焦方法对相位误差进行估计和补偿，以提高低频超宽带SAR的图像质量。

根据采用相位误差模型的不同，自聚焦方法分为基于回波域的自聚焦和基于图像域的自聚焦方法。基于回波域的自聚焦方法是从SAR回波中提取残余相位误差来完成相位误差补偿，但这类方法只能估计低阶相位误差，不能估计高阶相位误差；基于图像域的自聚焦方法是从SAR图像中提取相位误差来完成相位误差补偿，由于不依赖相位误差模型，因此它能有效地估计任意阶相位误差，从而在SAR成像领域得到了广泛的应用。

现有的基于图像域的自聚焦方法只能满足高频窄带SAR的自聚焦，并不适用于低频超宽带SAR情况。因此，如何解决低频超宽带SAR的自聚焦正是一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种基于图像域的低频超宽带SAR自聚焦方法，以提高低频超宽带SAR的图像质量。

本发明技术方案的基本思路是：首先，对低频超宽带SAR图像沿方位向和距离向划分为若干个子图像；然后，采用基于三步选点的相位误差估计与补偿方法对每个子图像进行处理，得到高质量的聚焦子图像；最后，采用基于参考点对齐的拼接方法对所有聚焦子图像进行拼接，得到低频超宽带SAR自聚焦图像。

本发明采用的技术方案包括以下处理步骤：

已知低频超宽带SAR的波长为λ，天线波束宽度为θ_a，方位分辨率为ρ_a，距离分辨率为ρ_r，天线相位中心到测绘带中心的距离为R_c。

第一步，子图像划分；

将低频超宽带SAR图像沿方位向和距离向划分为若干个子图像A_k，k＝1,2,…,M。任意子图像的方位宽度D_a和距离宽度D_r满足下式：

Da≤2Rc[tan(θa/2)-tan(arcsin(λ/4ρa))]Dr≤512ρr]]>

子图像之间方位重叠宽度L_a满足下式：

L_a≥16ρ_a

第二步，基于三步选点的子图像相位误差估计与补偿；

对任意一幅子图像进行下述步骤：

①对子图像的距离单元进行第一次选择。

首先利用下式计算子图像距离单元的对比度：