[发明专利]一种多通道SAR复图像域相位和基线误差联合估计方法

说明书

本发明公开了一种多通道SAR复图像域相位和基线误差联合估计方法，包括：对多通道回波数据预处理；进行基带多普勒频率线性相位校正；将各通道的频率线性相位校正数据分别进行SAR成像处理得到多通道图像集；利用图像子空间方法进行通道相位误差估计并对校正各通道图像相位；对相位校正后的多通道图像集进行通道基线误差估计，利用估计得到的通道基线误差沿方位基线值的更新；利用更新得到的沿方位基线值，重复对多通道图像集利用图像子空间方法进行通道相位误差估计至进行沿方位基线值的更新的步骤至满足迭代终止条件；利用迭代终止时的沿方位基线值和通道相位误差得到HRWS SAR图像。本发明能减小图像域误差估计计算量，提高成像质量。

技术领域

本发明属于雷达领域，具体涉及一种多通道SAR复图像域相位和基线误差联合估计方法。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)是一种主动式的对地观测系统，可安装在飞机、卫星、宇宙飞船等飞行平台上，具有全天时、全天候、高分辨对地观测的特点。因此，SAR系统在海洋监测、农业普查等领域具有独特的应用优势。

随着SAR系统在民用和军用领域的广泛应用，高分辨率宽测绘带(HRWS)成像在全球范围内已逐渐成为关注热点。对于传统的单通道SAR系统，为了实现HRWS成像并避免距离模糊，通常采用低PRF(pulse repetition frequency，脉冲重复频率)，即低方位采样率。然而，低PRF将导致低多普勒带宽，这将意味着雷达天线的方位角尺寸不能设置得足够大以保证高方位角分辨率，也就是说，传统的单通道SAR系统中高方位解和宽幅(宽测绘带)是矛盾的。

为了解决这个矛盾，相关学者结合数字波束成形技术，提出了方位多通道SAR(MACs SAR)系统。MACs SAR系统以低PRF的单通道发送chirp信号，即PRF低于系统各接收通道信号的多普勒带宽，所有天线通道同时接收回波。由于低PRF，每个接收通道的回波在多普勒域中是模糊的。为了充分利用方位角信号携带的信息，通过重构无多普勒模糊度信号，合并所有接收通道的回波。本质上，此MACs SAR系统以低PRF模式运行，并使用多个方位接收通道来等效地增加方位采样率。众多SAR系统已经验证了该模式的可行性和有效性，例如DLR的新型多频极化机载SAR、加拿大第二颗商业对地观测SAR卫星、中国高分三号对地观测SAR卫星。

然而，由于空间温度变化等非理想因素的存在，MACs SAR系统通道间通常存在一定的幅相误差，导致通道不匹配。这些通道间的不匹配将会严重影响图像重构的性能，造成成像结果中存在方位模糊的现象，从而严重降低成像质量，导致HRWS成像效果较差。因此，针对MACs SAR系统中通道间不匹配的估计和校正，已经成为实际操作中的关键问题。针对其中较难处理的相位误差，现有方法主要是在时域进行估计处理，其对成像利用最小熵方法，对通道间的相位误差进行迭代估计，但该种方法依靠循环搜索实现，计算量较大，且容易陷入局部最优解，导致无法获取精确的估计结果，从而导致最终成像得到的HRWS SAR图像质量较差。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种多通道SAR复图像域相位和基线误差联合估计方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

对获取的MACs SAR系统的多通道回波数据分别进行预处理；

将预处理后的多通道回波数据分别进行基带多普勒频率线性相位校正，得到各通道的频率线性相位校正数据；

将各通道的所述频率线性相位校正数据分别进行SAR成像处理，由得到的各通道图像整合得到多通道图像集；

对所述多通道图像集利用图像子空间方法进行通道相位误差估计，并根据通道相位误差估计结果，对各通道图像进行相位校正；

对相位校正后的多通道图像集进行通道基线误差估计，利用估计得到的通道基线误差，进行沿方位基线值的更新；