[发明专利]一种改进的高轨SAR自适应误差估计与补偿方法

说明书

本发明公开了一种改进的高轨SAR自适应误差估计与补偿方法，能够有效估计并补偿非理想因素带来的幅度误差和相位误差，并解决高轨SAR大成像条带导致的空变误差，实现聚焦成像。包括如下步骤：GEO SAR卫星针对成像区域进行成像，将成像区域的回波数据进行二维分块处理，获得m个二维子块。将全合成孔径划分为n个子孔径。对各子孔径和二维子块用SPECAN算法实现成像，得到n×m个图像。对n×m个图像数据进行离散加窗，之后进行PGA校正，获得每幅图像对应的幅度误差和相位误差。对各子孔径图像对应的幅度误差和相位误差进行误差融合，全孔径的误差补偿后，每个二维子块进行全孔径成像，然后进行图像拼接得到GEO SAR对于整个成像区域的最后成像结果。

技术领域

本发明涉及合成孔径雷达技术领域，具体涉及一种改进的高轨SAR自适应误差估计与补偿方法。

背景技术

地球同步合成孔径雷达(GEO SAR)是一种工作于地球同步轨道的高轨SAR，具有获取图像幅面宽、重访时间短、气候适应力强的优点，近年来得到广泛关注与应用。但由于GEOSAR轨道高度极高、合成孔径时间极长，成像过程会不可避免地受到非理想因素的影响。对于实际的GEO SAR系统，这些非理想因子影响具体为：

(1)非理想大气。由于GEO SAR轨道高度极高，信号往返路径中穿越整个大气层，应考虑非理想大气对信号传输的影响。非理想大气影响一般包括电离层和对流层影响，考虑到大部分GEO SAR工作在L波段，可以忽略对流层的影响，因此可只考虑电离层对GEO SAR信号的影响。电离层产生的误差来自于两方面，一是电离层闪烁引起随机的幅度和相位波动，影响SAR图像的旁瓣；二是背景电离层引起多项式相位误差，影响图像质量甚至使图像散焦。

(2)轨道摄动。GEO SAR卫星在实际工作时，非球形引力、月日摄动、太阳辐射压力等因素都会导致其轨道产生摄动误差，进而影响成像质量。轨道主要参数包括半长轴、偏心率、轨道倾角和升交点经度等，轨道摄动可以描述为上述轨道参数的波动，会产生多普勒参数误差，影响成像质量。

(3)天线振动。GEO SAR天线可能长达数米甚至更长，长时间聚焦时的天线振动无法消除。天线振动主要包括旋转振动和平移振动两部分，会引起斜距误差和天线增益误差，进而影响成像质量。

综上，非理想大气、轨道摄动、天线振动等非理想因素会对GEO SAR成像产生不可忽略的影响，此外，由于GEO SAR成像条带非常大，上述非理想因素也会有严重的空变误差。为了实现GEO SAR误差的估计和补偿，已有基于SPECAN和最小熵的联合幅相补偿算法、基于干涉测量的自聚焦等方法被提出，但是已有的补偿算法都不能做到高效且高精度地补偿上述非理想因素引起的幅度和相位误差，实现高质量聚焦成像。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种改进的高轨SAR自适应误差估计与补偿方法，能够有效估计并补偿非理想因素带来的幅度误差和相位误差，并解决高轨SAR大成像条带导致的空变误差，实现聚焦成像。。

为达到上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：

S1：GEO SAR卫星针对成像区域进行成像，获取回波数据；将成像区域的回波数据进行二维分块处理，获得m个二维子块。

S2：将全合成孔径划分为n个子孔径，子孔径长度为设定值。

S3：对各子孔径和二维子块用SPECAN算法实现成像，得到n×m个图像。

S4：对n×m个图像数据进行离散加窗，离散加窗后的每一幅图像的振幅和相位误差进行PGA校正，获得每幅图像对应的幅度误差和相位误差。

S5：对各子孔径图像对应的幅度误差和相位误差进行误差融合，得到全孔径的幅度误差和相位误差，进行全孔径的误差补偿后，每个二维子块进行全孔径成像，然后进行图像拼接得到GEO SAR对于整个成像区域的最后成像结果。