[发明专利]一种机载SAR雷达速度的优化估计方法

说明书

一种机载SAR雷达速度的优化估计方法，其主要思路为：获取第l段机载SAR雷达回波数据，并得到第l段经过距离压缩的机载SAR雷达回波数据；然后计算第i次搜索地面目标对应的方位压缩参考函数设定第l段经过距离压缩的机载SAR雷达回波数据包含Q个距离单元,选取其中N个距离单元；将选取的N个距离单元分别与相乘后再分别作FFT，进而得到方位压缩后第i次搜索地面目标对应的图像块；计算第i次搜索地面目标对应的图像块的信息熵，如果信息熵对于第i次搜索地面目标得到的速度值的一阶导数绝对值小于设定的允许误差，则将对应的第i次搜索地面目标得到的速度值，作为最终估计的机载SAR雷达速度。

技术领域

本发明涉及雷达信号处理技术领域，特别涉及一种机载SAR雷达速度的优化估计方法，适用于SAR雷达的精确成像。

背景技术

合成孔径雷达(SAR)具有全天候、全天时和远距离成像的特点，能有效提高雷达的信息获取能力，在土地监测、农田测绘、海洋观测、海冰监视和地面形变观测等民事领域以及战场侦察、军队动向监视等军事领域都有重要的应用；随着SAR雷达的发展，其分辨率逐渐提高，SAR雷达成像中地物的图像越来越清晰，SAR雷达成像的质量也来越高；人们一直在探索通过提高SAR雷达成像分辨率来改善SAR雷达成像的应用，如城区交通规划和管理、高精度高度测量、地物分类、三维成像等。

通常的SAR雷达成像算法均假定载体做匀速直线运动，其载体可能是中、低空飞行的轻型飞机、直升机或者无人机等，受大气气流和导航飞控系统误差的影响，载体的颠簸和扰动可能比较大，录取的数据与理想航线的相比较会有较大失真，此时如果不进行运动补偿，将导致成像质量严重下降；“运动是成像的依据，也是产生问题的根源，”一方面SAR雷达载体与被成像区域之间的相对运动是获得方位向高分辨率成像的关键；另一方面偏离理想运动的运动误差制约着SAR雷达的高分辨率成像；因此深入研究机载SAR雷达的运动补偿具有现实意义，而对SAR雷达运动速度的估计是运动补偿的关键。

熵作为描述信息不确定性的尺度，在信号处理领域有着广泛的应用，就SAR雷达成像聚焦问题而言，散焦图像对比度较低，表明各像素取值概率接近，不确定性较大；而聚焦图像对比度较高，说明各像素取值的确定性增加，因此，用熵来作为衡量SAR雷达成像聚焦程度的尺度是合理的；由熵的定义以及SAR雷达图像的物理意义可知，若回波相位误差越小，则SAR雷达成像聚焦越好，而熵也就越小；当SAR雷达成像完全聚焦时，熵取得最小值，这样利用最小熵准则对不同的载机速度进行搜索，当SAR雷达成像的熵达到最小时，所对应的SAR雷达的载机速度也就是真实的载机速度。使用最小熵方法由复图像域出发，也就是以图像的聚焦程度为准则对SAR雷达成像进行聚焦处理，能够避免图像偏置(MD)方法因天线方向图不严格对称以及相位梯度自聚焦(PGA)算法由于SAR雷达成像中不存在特显点而导致估计精度差的问题，该问题存在于任何场景，但是传统基于最小熵搜索雷达速度的方法搜索次数多导致计算量大。

发明内容

针对上述技术问题存在的不足，本发明的目的在于提供一种机载SAR雷达速度的优化估计方法，该种机载SAR雷达速度的优化估计方法是基于最小熵的SAR雷达速度估计方法，并采用牛顿法搜索最小熵，能够有效减少搜索次数从而减少计算量。

本发明的主要思路：获取第l段机载SAR雷达回波数据，并得到第l段经过距离压缩的机载SAR雷达回波数据；然后计算第i次搜索地面目标对应的方位压缩参考函数设定第l段经过距离压缩的机载SAR雷达回波数据包含Q个距离单元,选取其中N个距离单元；将选取的N个距离单元分别与相乘后再分别作FFT，进而得到方位压缩后第i次搜索地面目标对应的图像块；计算第i次搜索地面目标对应的图像块的信息熵，如果信息熵对于第i次搜索地面目标得到的速度值的一阶导数绝对值小于设定的允许误差，则将对应的第i次搜索地面目标得到的速度值，作为最终估计的机载SAR雷达速度。

为达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种机载SAR雷达速度的优化估计方法，包括以下步骤：