專利名稱：一種調(diào)頻連續(xù)波sar掃頻非線性校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種調(diào)頻連續(xù)波SAR(Synthetic-aperture radar,合成孔徑雷達(dá))掃頻非線性校正方法。
背景技術(shù)：
調(diào)頻連續(xù)波SAR是一種體積小、重量輕、造價(jià)低和抗干擾能力強(qiáng)的高分辨率雷達(dá)成像設(shè)備，是當(dāng)前最主要的一類小型化SAR，廣泛應(yīng)用于無(wú)人機(jī)等對(duì)載荷要求非?？量痰娘w行平臺(tái)上。調(diào)頻連續(xù)波SAR通過(guò)連續(xù)發(fā)射寬帶的線性調(diào)頻信號(hào)獲得高的距離向分辨率。在實(shí)際的寬帶雷達(dá)系統(tǒng)中，由于器件特性等各種因素的影響，發(fā)射信號(hào)的頻率總是不可避免地會(huì)偏離理想的頻率。也即是說(shuō)，實(shí)際發(fā)射信號(hào)不可避免地存在非線性的問(wèn)題。對(duì)脈沖雷達(dá)來(lái)說(shuō)，由于脈沖持續(xù)時(shí)間很短，掃頻非線性的影響并不突出。而對(duì)調(diào)頻連續(xù)波SAR而言，掃頻非線性的影響則非常嚴(yán)重，并且隨著分辨率及作用距離等指標(biāo)的提高，掃頻非線性的影響也越來(lái)越突出。因此，掃頻非線性問(wèn)題成為工程實(shí)際中制約調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)系統(tǒng)性能最為重要的因素之一。對(duì)于調(diào)頻連續(xù)波SAR的掃頻非線性問(wèn)題，通常是利用特顯點(diǎn)方法進(jìn)行校正。這種方法要求SAR的最大作用距離在數(shù)十米的范圍。但在SAR應(yīng)用背景中，測(cè)繪帶寬度通常在數(shù)百到數(shù)千米，此時(shí)無(wú)法利用特顯點(diǎn)方法來(lái)校正雷達(dá)的掃頻非線性。對(duì)于調(diào)頻連續(xù)波SAR中的掃頻非線性校正，最常用的方法是一種稱為三步法的校正方法。這種方法對(duì)SAR的作用距離沒(méi)有限制，也非常便于集成到成像算法中。但這種方法需要通過(guò)硬件設(shè)備預(yù)先測(cè)量出掃頻非線性，從而增加了系統(tǒng)開銷，限制了其應(yīng)用的靈活性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對(duì)現(xiàn)有調(diào)頻連續(xù)波SAR掃頻非線性校正方法作用距離短及需要額外硬件設(shè)備等限制條件，提出一種基于回波信號(hào)的掃頻非線性估計(jì)及校正方法，這種方法充分利用子孔徑信號(hào)的相關(guān)特性，消除掃頻非線性相位誤差對(duì)距離的依賴性，實(shí)現(xiàn)對(duì)掃頻非線性的精確校正。為實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種調(diào)頻連續(xù)波SAR掃頻非線性校正方法，該方法包括以下步驟:①將接收的全孔徑回波信號(hào)進(jìn)行子孔徑劃分，按方位向時(shí)間分為時(shí)間長(zhǎng)度相等的兩個(gè)子孔徑信號(hào)根據(jù)兩個(gè)子孔徑信號(hào)在距離上的相關(guān)特性，利用PGA (Phase Gradient Autofocus,相位梯度自聚焦)算法進(jìn)行掃頻非線性的粗估計(jì),并根據(jù)粗估計(jì)結(jié)果對(duì)全孔徑信號(hào)進(jìn)行粗校正；③根據(jù)系統(tǒng)的工作參數(shù)和模型設(shè)計(jì)RVP (ResidualVideo Phase，殘余視頻相位)濾波器將完成掃頻非線性相位誤差粗校正之后的全孔徑信號(hào)通過(guò)上述RVP濾波器；⑤利用PGA算法根據(jù)RVP濾波之后的信號(hào)進(jìn)行掃頻非線性的精估計(jì)，實(shí)現(xiàn)調(diào)頻連續(xù)波SAR掃頻非線性的精校正。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
(I)本發(fā)明僅依賴回波數(shù)據(jù)本身來(lái)估計(jì)由于掃頻非線性引起的相位誤差，并對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償，無(wú)需額外的硬件設(shè)備，是一種純軟件的校正方法，因而能夠節(jié)省系統(tǒng)硬件開銷；便于集成到成像算法中，具有很強(qiáng)的適用性。(2)本發(fā)明充分利用子孔徑信號(hào)之間的相關(guān)特性來(lái)進(jìn)行掃頻非線性相位誤差的粗估計(jì)，消除了傳統(tǒng)方法對(duì)作用距離的限制條件；(3)本發(fā)明對(duì)掃頻非線性相位誤差的估計(jì)包括粗估計(jì)和精估計(jì)的步驟，因此具有十分穩(wěn)健的特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明調(diào)頻連續(xù)波SAR掃頻非線性校正方法流程圖；圖2為本發(fā)明子孔徑劃分示意圖；圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的仿真參數(shù)圖；圖4為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的距離向壓縮對(duì)比圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明提供的一種調(diào)頻連續(xù)波SAR掃頻非線性校正方法作進(jìn)一步詳細(xì)的解釋。①將接收的全孔徑回波信號(hào)進(jìn)行子孔徑劃分，按方位向時(shí)間分為時(shí)間長(zhǎng)度相等的兩個(gè)子孔徑信號(hào)。在考慮掃頻非線性的情況下，調(diào)頻連續(xù)波SAR點(diǎn)回波信號(hào)可寫為:
權(quán)利要求
1.一種調(diào)頻連續(xù)波SAR掃頻非線性校正方法，其特征在于，包括以下步驟:將接收的全孔徑回波信號(hào)進(jìn)行子孔徑劃分，按方位向時(shí)間分為時(shí)間長(zhǎng)度相等的兩個(gè)子孔徑信號(hào)；根據(jù)兩個(gè)子孔徑信號(hào)在距離上的相關(guān)特性，利用相位梯度自聚焦算法進(jìn)行掃頻非線性的粗估計(jì)，并根據(jù)粗估計(jì)結(jié)果對(duì)全孔徑信號(hào)進(jìn)行粗校正；根據(jù)系統(tǒng)的工作參數(shù)和模型設(shè)計(jì)殘余視頻相位濾波器；將完成掃頻非線性相位誤差粗校正之后的全孔徑信號(hào)通過(guò)上述殘余視頻相位濾波器；利用相位梯度自聚焦算法根據(jù)殘余視頻相位濾波之后的信號(hào)進(jìn)行掃頻非線性的精估計(jì)，實(shí)現(xiàn)調(diào)頻連續(xù)波合成孔徑雷達(dá)掃頻非線性的精校正。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)頻連續(xù)波合成孔徑雷達(dá)掃頻非線性校正方法，其特征在于，殘余視頻相位濾波器是:
全文摘要
本發(fā)明提供一種調(diào)頻連續(xù)波SAR掃頻非線性校正方法。技術(shù)方案包括以下步驟將接收的全孔徑回波信號(hào)分為時(shí)間長(zhǎng)度相等的兩個(gè)子孔徑信號(hào)；利用相位梯度自聚焦算法進(jìn)行掃頻非線性的粗估計(jì)，并根據(jù)粗估計(jì)結(jié)果對(duì)全孔徑信號(hào)進(jìn)行粗校正；根據(jù)系統(tǒng)的工作參數(shù)和模型設(shè)計(jì)殘余視頻相位濾波器；將全孔徑信號(hào)通過(guò)上述殘余視頻相位濾波器；利用相位梯度自聚焦算法根據(jù)殘余視頻相位濾波之后的信號(hào)進(jìn)行掃頻非線性的精估計(jì)，實(shí)現(xiàn)調(diào)頻連續(xù)波合成孔徑雷達(dá)掃頻非線性的精校正。本發(fā)明充分利用子孔徑信號(hào)之間的相關(guān)特性來(lái)進(jìn)行掃頻非線性相位誤差的粗估計(jì)，消除了傳統(tǒng)方法對(duì)作用距離的限制條件，并且估計(jì)結(jié)果具有穩(wěn)健的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01S13/90GK103163520SQ20131003880
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者辛勤, 江志紅 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)