[发明专利]一种MIMO-SAR三维成像自聚焦方法

权利要求书

1.一种MIMO-SAR三维成像自聚焦方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，对雷达回波进行距离压缩处理，然后采用三维后向投影算法对整个波束内的场景进行成像，获得粗聚焦的三维图像；按照信杂比大小，从粗聚焦的三维图像中选取若干个信杂比较大的局部区域作为特征区域；

步骤2，针对各特征区域，采用两维频谱分析算法进行方位维和阵列维的二维局部快速聚焦，获得局部三维图像；采用时域相关法分别估计各局部图像的中心位置坐标；

步骤3，对各局部图像分别进行空不变斜距误差估计；

步骤4，基于所有局部图像的空不变斜距误差和中心位置坐标，估计出雷达阵列的中心平动误差和瞬时姿态角；

步骤5，利用雷达阵列的中心平动误差和瞬时姿态角估计结果，对回波进行精确成像。

2.如权利要求1所述的MIMO-SAR三维成像自聚焦方法，其特征在于，所述步骤1的三维后向投影算法粗成像中只选用运动维和阵列维的部分孔径数据进行计算。

3.如权利要求1所述的MIMO-SAR三维成像自聚焦方法，其特征在于，所述步骤1中，特征区域的个数大于4。

4.如权利要求1所述的MIMO-SAR三维成像自聚焦方法，其特征在于，所述步骤1中，采用滑窗的方式选取信咋比高的特征区域。

5.如权利要求1所述的MIMO-SAR三维成像自聚焦方法，其特征在于，所述步骤2的局部快速聚焦中，去斜函数H_deramp(t_s,m,n；P_{c_q})为：

其中，t_s为方位慢时间；m，n分别为MIMO-SAR发射、接收通道序号；P_{c_q}为第q个特征区域的中心位置；f_c为发射信号的中心频率；f_r为距离频率；c为光速；R_Comp为该局部区域的双向斜距和。

6.如权利要求1～5任意一项所述的MIMO-SAR三维成像自聚焦方法，其特征在于，所述步骤3的空不变斜距误差估计中，采用对比度最优化方法迭代估计局部图像的空不变相位误差，然后基于估计的空不变相位误差求解空不变斜距误差；

其中，设置局部相位误差的初始值为0，带入式(4)得到相位误差补偿后的局部图像χ(n_r,n_s,n_m；q)：

其中，I_deramp(n_r,n_s,n_m；q)为第q个特征区域在步骤3中进行去斜但未经过两维傅里叶变换时的信号；表示傅里叶变换；n_r,n_s,n_m分别为距离维、SAR维、MIMO维回波采样点序号；

然后利用式(5)、式(6)计算出误差对应复数项的解

其中，“||”表示取绝对值；“*”表示共轭运算；表示逆傅里叶变换；

然后根据更新式(4)，再进行估计求解，直到局部图像对比度在两次迭代间变化小于设定阈值，则停止迭代，最后一次的作为该局部图像的空不变相位误差估计结果。其中，对比度C的计算为

其中，χ_k为局部图像，k为图像中像素序号，K为图像中总像素数。

7.如权利要求1所述的MIMO-SAR三维成像自聚焦方法，其特征在于，所述步骤4中，利用最小二乘法估计雷达阵列的中心平动误差和瞬时姿态角。