[发明专利]一种快速因式分解后向投影SAR自聚焦方法

说明书

本发明公开了一种快速因式分解后向投影SAR自聚焦方法，结合快速因式分解后向投影成像算法(FFBP)建立相位误差优化模型，并利用坐标下降方法和割线方法来求解该优化模型，有效的解决了相位误差补偿问题。与现有技术相比，本发明能够更加精确地估计相位误差以及得到良好聚焦的SAR图像，解决了现有FFBP自聚焦方法的运算量高、精度低、适应小的问题，从而实现结合FFBP成像的精确运动误差估计和良好聚焦。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种基于最大图像锐度的快速因式分解后向投影SAR自聚焦方法的设计。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)是一种具有高分辨率的成像雷达，与光学传感器相比，SAR具有全天时全天候工作能力的独特优点。随着SAR技术的发展和提高，其分辨率越来越高，目前已接近或超光学成像的分辨率，因而被广泛的应用于地球遥感、海洋研究、资源勘探、灾情预报和军事侦察等领域。

基于时域的快速因式分解后向投影(FFBP)成像方法不存在近似处理，具有高精度成像能力和良好的相位保持特性，几乎适用于所有合成孔径雷达系统，包括双/多基地合成孔径雷达等具有复杂成像几何的合成孔径雷达系统；并且解决了传统后向投影(BP)成像方法的大的计算复杂度问题。

对于SAR的高分辨成像，自聚焦是关键步骤之一。FFBP成像算法的应用已经逐渐趋于成熟，但是对于FFBP的自聚焦还有待进一步的研究。传统的自聚焦方法，如相位梯度自聚焦、子视图相关等都是建立在图像域和距离压缩相位历史域的傅里叶变换关系上；然而这种变换关系对于FFBP却是不成立的。为了解决这个问题，文献Zhang Lei,Li Haolin,XingMengdao,Bao Zheng，“Integrating Autofocus Techniques With Fast FactorizedBack-projection For High-Resolution Spotlight SAR Imaging,”IEEE Geoscienceand remote sensingpp:1394-1398，2013引入虚拟极坐标系，使二者的傅里叶变换关系近似成立，同时对误差函数进行多项式拟合，提出子孔径图像偏移自聚焦，但是却受限于实际大场景且对高频误差进行估计时性能下降；文献Jan Torgrimsson,Patrik Dammert,HansHellsten,Lars M.H.Ulander，“Factorized Geometrical Autofocus for SyntheticApertuer Radar Processing,”IEEE Transactions on geoscience and remotesensing，2014和文献Jan Torgrimsson,Lars M.H Ulander,Patrik Dammert,HansHellsten，“Factorized geometrical autofocus:On the geometry search,”IEEETransactions on geoscience and remote sensing，2016从几何参数出发，建立评价图像聚焦性能的代价函数，利用优化求解的方法对几何参数进行估计，但是涉及多维参数优化求解，运算量大，速度慢，且当涉及复杂运动时估计精度降低，适用性小。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中针对快速因式分解后向投影成像方法中的运动误差补偿问题，提出了一种基于最大图像锐度的快速因式分解后向投影SAR自聚焦方法。

本发明的技术方案为：一种快速因式分解后向投影SAR自聚焦方法，包括以下步骤：

S0、系统参数初始化；

S1、快速因式分解后向投影成像；

S2、相位误差估计。

进一步地，步骤S0具体为：