[发明专利]一种小型无人机载BiSAR系统的高频运动误差补偿方法

说明书

本申请的小型无人机载BiSAR系统的高频运动误差补偿算法，通过对小型无人机载BiSAR系统的回波数据进行粗成像得到N个强点信息的方位向误差相位，N为正整数；对强点信息的方位向误差相位进行傅里叶变换得到强点信息的时频信息，根据强点信息的时频信息的时频脊滤除强点信息的时频信息的低频信号分量得到时频信息的高频信号分量；对高频信号分量进行逆radon变换得到高频信号分量的最大频偏、频率和初始相位的误差估计值；利用加权平均算法得到频率和初始相位的估计值，利用最小二乘法得到最大频偏的估计值；根据高频信号分量的估计值在距离向上对高频信号分量进行补偿。实现BiSAR系统的高频误差的空变性运动补偿和低频运动补偿，实现SAR图像的良好聚焦。

技术领域

本发明属于双基地合成孔径雷达技术领域，具体涉及一种小型无人机载BiSAR(Stripmap BiSAR，双基地合成孔径雷达)系统的高频运动误差补偿方法。

背景技术

小型无人机平台具有重量轻、体积小、灵活、便宜等特点，被越来越多的SAR系统作为载体平台。在SAR系统工作的过程中，小型无人机平台因为重量较轻，较易受到外界环境的干扰，其飞行轨迹和飞行姿态在运动过程中会有较大的变化。

传统SAR系统的载体平台多为大型运输机或者卫星，平台体积和重量较大，稳定性较好，因此运动误差主要来自惯导系统的精度，体现为低频误差。然而，与传统的SAR系统载体不同，对于小型无人机载系统，平台在运动过程中不仅会引入低频运动误差，还会由于飞机姿态的抖动引入高频运动误差。

由于小型无人机对载重和功耗的限制很大，无法安装高精度的惯导系统，因此这些高频的运动无法被记录下来，造成了轨迹的高频误差。此外，BiSAR系统收发平台分置，都可能引入高频运动误差，使得误差影响更为复杂。当系统的工作频段较高，例如Ku波段，毫米级幅度的高频抖动都会对成像结果造成很大的影响。现有的运动补偿算法大多仅考虑了常见情况下的低频误差，然而基于高精度的惯导信息的高频误差运动补偿算法是轻小型SAR平台难以具备的。同时，对多分量运动误差进行补偿的算法通常采用直接搜索的方式估计误差参数，但需要大量的时间和运算资源，难以实现惯导数据的实时处理。可见，对基于小型无人机的BiSAR系统，亟需一种更有效的高频运动误差补偿算法。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足之一，提供了一种小型无人机载BiSAR系统的高频运动误差补偿方法，能够对小型无人机载BiSAR系统的回波数据进行高频误差的空变性运动补偿和低频运动补偿，实现SAR图像的良好聚焦。

根据本公开的一方面，本发明提供一种小型无人机载BiSAR系统的高频运动误差补偿方法，所述方法包括：

获取所述小型无人机载BiSAR系统的回波数据，对回波数据进行粗成像得到N个强点信息，提取所述N个强点信息的方位向误差相位，其中，N为正整数；

对所述N个强点信息的方位向误差相位进行傅里叶变换得到所述N个强点信息的时频信息，根据所述N个强点信息的时频信息的时频脊滤除所述N个强点信息的时频信息的低频信号分量，得到所述N个强点信息的时频信息的高频信号分量；

对所述N个强点信息的时频信息的高频信号分量进行逆radon变换得到所述N个强点信息的高频信号分量的最大频偏、频率和初始相位的误差估计值；

利用加权平均算法得到所述N个强点信息的高频信号分量的频率和初始相位的估计值，利用最小二乘法得到所述N个强点信息的高频信号分量的最大频偏的估计值；

根据所述N个强点信息的高频信号分量的最大频偏、频率和初始相位的估计值在距离向上对所述N个强点信息的高频信号分量进行补偿，得到高频误差补偿后的所述小型无人机载BiSAR系统的回波信号。

在一种可能的实现方式中，所述方位向误差相位为正弦调频信号的和。