一種基于圖像的頻率步進sar距離向柵瓣抑制方法
【專利摘要】本發明提供一種基于圖像的頻率步進SAR距離向柵瓣抑制方法，其包括：步驟一：得到包含距離向柵瓣的原始SAR圖像；步驟二：尋找強散射目標及其對應的柵瓣；步驟三：提取距離向數據并進行歸一化處理；步驟四：找出柵瓣幅度在設定門限值之上的M對柵瓣，獲取每對柵瓣的實部和虛部；步驟五：計算每對柵瓣所對應的正弦型幅度誤差和相位誤差；步驟六：進行距離向寬帶拼接得到頻域信號的幅度誤差補償項和相位誤差補償項；步驟七：進行幅度誤差和相位誤差的補償；步驟八：進行距離徙動校正和方位向脈沖壓縮，獲得距離向柵瓣抑制后的SAR圖像。本發明能夠基于圖像對距離向柵瓣進行抑制，具有將距離向幅度較高的柵瓣抑制到背景圖像的幅度水平的效果。
【專利說明】—種基于圖像的頻率步進SAR距離向柵瓣抑制方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于合成孔徑雷達成像【技術領域】，涉及一種基于圖像的頻率步進SAR距離向柵瓣抑制方法。
【背景技術】
[0002]頻率步進技術可以有效獲得距離向高分辨，被廣泛用于高分辨雷達系統中。它發射的是瞬時窄帶信號，通過后期數據處理合成寬帶信號來獲得距離向高分辨。采用頻率步進技術的合成孔徑雷達(SAR)可以很容易的實現兩維超高分辨。同時，采用此技術的SAR系統對A/D的要求大大降低，使得頻率步進SAR系統可以比較容易的實現。
[0003]但是，頻率步進SAR的固有的問題就是在其一維高分辨距離像(HRRP)中會出現很多較高幅度的柵瓣。這是由雷達系統中的非理想因素所導致的。由于非理想因素的存在，在進行距離向寬帶合成時，子帶回波信號的所包含的系統誤差在合成寬帶信號中形成了周期性的系統誤差。根據成對回波理論，頻域的周期性誤差會導致時域柵瓣的出現。
[0004]這些柵瓣顯著的降低了 SAR圖像的質量。因此很多柵瓣抑制方法被提出。這些柵瓣抑制方法主要分為兩種。一種是通過限定系統參數之間的關系，使得HRRP包絡的零點與柵瓣位置重合，或者使得柵瓣位置處的HRRP包絡的幅度小于設定的門限值，從而達到抑制柵瓣的目。這些方法在系統誤差存在的情況下會失效。因為存在系統誤差時，HRRP的包絡會發生畸變，從而導致包絡的零點與柵瓣的位置幾乎無法重合。另一種方法是通過設置不同頻點之間載波頻率不均勻分布來打破頻率步進SAR發射信號的周期性，從而使得柵瓣被打散并且柵瓣幅度被相應的降低。但是這種柵瓣抑制方法大大增加了系統的復雜度，在實際系統中很難實現。
【發明內容】
[0005]為了克服已有技術的缺陷，本發明提出一種基于圖像的頻率步進SAR距離向柵瓣抑制方法，其能夠基于圖像對距離向柵瓣進行抑制，具有將距離向幅度較高的柵瓣抑制到背景圖像的幅度水平的效果，解決了頻率步進SAR中距離向柵瓣的抑制問題。
[0006]本發明的基于圖像的頻率步進SAR距離向柵瓣抑制方法包括如下步驟:
[0007]步驟一:對接收的頻率步進SAR回波信號利用傳統成像算法進行處理，得到包含距離向柵瓣的原始SAR圖像；
[0008]步驟二:在步驟一得到的原始SAR圖像中尋找幅度最強的散射目標及其對應的柵瓣，所述幅度最強的散射目標稱為強散射目標；
[0009]步驟三:提取步驟二尋找到的強散射目標所在距離線的距離向數據，并對該距離向數據的幅度進行歸一化處理；
[0010]步驟四:從經步驟三處理后的強散射目標所在距離線中找出柵瓣幅度在設定門限值之上的M對柵瓣，獲取所述M對柵瓣中每對柵瓣的實部和虛部；
[0011]步驟五:利用步驟四獲取的所述M對柵瓣中每對柵瓣的實部和虛部計算每對柵瓣所對應的正弦型幅度誤差和相位誤差；
[0012]步驟六:利用步驟五中的M對柵瓣所對應的正弦型幅度誤差和相位誤差進行距離向寬帶拼接，得到頻域信號的幅度誤差補償項和相位誤差補償項；
[0013]步驟七:利用步驟六獲得的頻域信號的幅度誤差補償項和相位誤差補償項對距離向寬帶拼接所得到的頻域信號進行幅度誤差和相位誤差的補償；
[0014]步驟八:對補償后的頻域信號進行距離徙動校正和方位向脈沖壓縮，獲得距離向柵瓣抑制后的SAR圖像。
[0015]進一步的，所述步驟五中每對柵瓣所對應的正弦型幅度誤差An(f；)和相位誤差en(fr)的計算公式為:
【權利要求】
1.一種基于圖像的頻率步進SAR距離向柵瓣抑制方法，其特征在于，包括: 步驟一:對接收的頻率步進SAR回波信號利用傳統成像算法進行處理，得到包含距離向柵瓣的原始SAR圖像； 步驟二:在步驟一得到的原始SAR圖像中尋找幅度最強的散射目標及其對應的柵瓣，所述幅度最強的散射目標稱為強散射目標； 步驟三:提取步驟二尋找到的強散射目標所在距離線的距離向數據，并對該距離向數據的幅度進行歸一化處理； 步驟四:從經步驟三處理后的強散射目標所在距離線中找出柵瓣幅度在設定門限值之上的M對柵瓣，獲取所述M對柵瓣中每對柵瓣的實部和虛部； 步驟五:利用步驟四獲取的所述M對柵瓣中每對柵瓣的實部和虛部計算每對柵瓣所對應的正弦型幅度誤差和相位誤差； 步驟六:利用步驟五中的M對柵瓣所對應的正弦型幅度誤差和相位誤差進行距離向寬帶拼接，得到頻域信號的幅度誤差補償項和相位誤差補償項； 步驟七:利用步驟六獲得的頻域信號的幅度誤差補償項和相位誤差補償項對距離向寬帶拼接所得到的頻域信號進行幅度誤差和相位誤差的補償； 步驟八:對補償后的頻域信號進行距離徙動校正和方位向脈沖壓縮，獲得距離向柵瓣抑制后的SAR圖像。
2.如權利要求1所述的基于圖像的頻率步進SAR距離向柵瓣抑制方法，其特征在于，所述步驟五中每對柵瓣所對應的正弦型幅度誤差An(f；)和相位誤差θη(?；)的計算公式為:
An (fr) = ancos (2 π θ n(fr) = exp {-j.bncos (2 π} 其中，n為第n對柵瓣，C1為頻率步進跳頻間隔的倒數，an和bn分別代表第η對柵瓣的正弦型幅度誤差和相位誤差的振幅，Oan和Obn分別代表第η對柵瓣的正弦型幅度誤差和相位誤差的初相，fr表示在執行所述傳統成像算法時進行距離向寬帶拼接所得到頻域信號的頻率，j為虛數單位； 且3?和bn的計算公式為:
3.如權利要求2所述的基于圖像的頻率步進SAR距離向柵瓣抑制方法，其特征在于，所述步驟六中頻域信號的幅度誤差補償項A(f；)ramp和相位誤差補償項Θ (f；)ramp的計算公式為:
【文檔編號】G01S13/90GK103837862SQ201410058509
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年2月20日 優先權日:2014年2月20日
【發明者】丁澤剛, 曾濤, 高文斌, 龍騰, 姚迪 申請人:北京理工大學