[发明专利]相位误差的估计方法、装置、补偿方法和系统

说明书

本公开涉及一种雷达信号多频带相位误差的估计方法、装置、补偿方法、系统，该方法包括步骤1：对雷达信号成像后的图像的图像锐度函数进行幅度均衡；步骤2：初始化迭代标记i和补偿相位值θ_i；步骤3：计算第一图像锐度函数值S_i及迭代方向d_i；步骤4：根据迭代方向d_i通过逼近图像锐度函数的最大值来进行线搜索，得到补偿相位值θ_i+1和第二图像锐度函数值S_i+1；步骤5：当第二图像锐度函数值S_i+1与所述第一图像锐度函数值S_i的变化量小于或等于预设阈值时，确定当前补偿相位值θ_i为所求的相位误差，否则进行步骤6；步骤6：令i＝i+1，返回步骤3。该方法能使雷达观测的估计精度更高，且无论是在具有大量强点的场景下或是在无强点目标的平坦场景上都能保持良好性能。

技术领域

本公开涉及信号处理技术领域，具体地，涉及一种相位误差的估计方法、装置、补偿方法和系统。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)是一种可以对地球进行观测的高分辨率遥感探测雷达。由于星载SAR能克服雨雾和暗夜条件的影响实现全天时、全天候对地观测，因此在农业，海洋，灾害监测，3D绘图等领域具有广阔的应用前景。观测时的分辨率是星载SAR的关键性指标，距离分辨率和信号带宽成反比，例如要达到优于10cm的地距分辨率，信号带宽要达到2-3GHz的宽度，而这对于硬件系统构成了极大压力。多频带拼接技术为解决超宽带发射信号难题提供了一种切实可行的解决方案，该技术将载频不同，带宽互不重叠(或者重叠范围很小)的多个信号合成为大带宽信号。但是，在具有多种优势的同时，多频带拼接技术也存在缺点，典型问题是难以保证各频带的幅相一致性，这种不一致性会导致图像中目标出现长拖尾现象，甚至会出现虚假目标，极大的恶化SAR成像质量，影响SAR应用效能。

现有技术中，会通过在系统中添加额外的内定标回路以提取各频带的幅相信息，从而用于观测结果的补偿。然而这种技术不仅添加了系统设计复杂度，而且也只能补偿一部分幅相偏差，对于天线造成的幅相偏差是无法补偿的。

为解决这一难题，一些算法开始探索基于图像的后处理方法，跨越中间流程，以提高图像聚焦效果为目标直接估计拼接误差，其中典型算法包括两步估计法和改进相位梯度自聚焦(Phase Gradient Autofocus，PGA)算法。目前看来，两步估计法和改进PGA都存在一些局限性，前者将拼接误差分为频带内误差和频带间误差，且均以泰勒展开式来近似表示，然而真实相位误差非常复杂，这种泰勒展开式很难精确描述真实误差，因此补偿精度不高，效果并不明显。改进PGA算法在具有大量强点的场景下效果优异，但在平坦区域性能下降明显，不用通用于所有的场景。

发明内容

本公开的目的是提供一种相位误差的估计方法、装置、补偿方法和系统，该方法将频带间和频带内误差统一视为宽带频谱的各频点误差，由此能够准确地描述复杂相位误差，从而使雷达观测的估计精度更高，且无论是在具有大量强点的场景下或是在无强点目标的平坦场景上都能保持良好性能，具有良好的场景适应性。

为了实现上述目的，本公开提供一种雷达信号多频带相位误差的估计方法，所述方法包括：

步骤1：对雷达信号成像后的图像的图像锐度函数进行幅度均衡；

步骤2：初始化迭代标记i和补偿相位值θ_i，其中，i≥0；

步骤3：计算第一图像锐度函数值S_i及迭代方向d_i；

步骤4：根据所述迭代方向d_i通过逼近所述图像锐度函数的最大值来进行线搜索，得到补偿相位值θ_i+1和第二图像锐度函数值S_i+1；