【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于sar成像，具體涉及一種基于飛艇平臺sar的大空變運動誤差補償方法。
技術(shù)介紹
1、在合成孔徑雷達(synthetic?aperture?radar，sar)成像中，運動誤差會導(dǎo)致回波信號的多普勒特性發(fā)生變化，從而顯著影響聚焦深度，降低成像質(zhì)量。通常，飛機等空中平臺受氣流顛簸的影響較小，運動誤差相對較低。而與機載雷達成像不同，飛艇平臺具有較大的體積和較慢的運動速度，合成孔徑時間較長，主要依靠空氣浮力來平衡自身重力，通過螺旋槳推力克服空氣阻力。在實際工作過程中，飛艇更容易受到大氣擾動的影響，飛行穩(wěn)定性較差，難以保持理想的運動軌跡，從而產(chǎn)生較大的運動誤差。此外，飛艇sar具有遠距離、大幅寬和高分辨率的特點，這使得運動誤差帶來的交叉耦合和場景空變問題更加顯著。傳統(tǒng)的運動補償(motion?compensation，moco)方法通常采用兩步moco，該方法假設(shè)距離和方位之間是獨立的，忽略了運動誤差的耦合和空變現(xiàn)象，因此無法滿足非線性運動條件下飛艇平臺sar的精確成像需求。盡管快速分解后向投影算法(fast?factorized?back-projection?algorithm,ffbpa)等時域算法能在非線性條件下實現(xiàn)高精度成像，但由于其大幅寬所帶來的計算量巨大，導(dǎo)致這些方法的計算復(fù)雜度非常高，運算時間長，難以滿足工程應(yīng)用的需求。
2、西安電子科技大學(xué)在其申請的專利文獻《一種基于慣導(dǎo)系統(tǒng)參數(shù)的機載sar運動補償方法》(cn?11367031?a)中公開了一種基于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(ins)參數(shù)的機載sar運動補償
3、現(xiàn)有的成像算法通常假設(shè)飛艇平臺沿理想航向直線飛行。然而，在實際應(yīng)用中，飛艇平臺在sar成像過程中更容易受到氣流的影響，導(dǎo)致產(chǎn)生較大的運動誤差，從而影響成像質(zhì)量，甚至可能導(dǎo)致無法成像。為了獲得理想的sar成像結(jié)果，需要對采集的原始回波數(shù)據(jù)進行有效的運動補償。現(xiàn)有的運動補償方法可根據(jù)數(shù)據(jù)源的不同分為兩類：
4、1.基于運動數(shù)據(jù)的補償方法：該方法依賴于平臺上的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(ins)和gps接收機，獲取平臺的三維運動速度參數(shù)。通過解算得到沿航向和切航向的運動誤差，并將“兩步”moco方法應(yīng)用于rda、rma等頻域成像算法中。該方法假設(shè)運動誤差的耦合與空變存在一定近似，但飛艇平臺往往存在大誤差，該方法無法有效處理復(fù)雜的運動誤差。
5、2.基于原始數(shù)據(jù)的非參數(shù)化補償方法：這種方法直接通過回波數(shù)據(jù)估計由運動誤差引起的相位誤差，從而補償散焦。這類方法常用于無人機載sar、車載sar等場景，這些場景的幅寬較小。然而，飛艇sar通常具有較大的場景幅寬，原始回波數(shù)據(jù)量龐大，導(dǎo)致該方法計算復(fù)雜度高、效率低，難以滿足工程應(yīng)用的需求。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本專利技術(shù)提供了一種基于飛艇平臺sar的大空變運動誤差補償方法。本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
2、本專利技術(shù)提供了一種基于飛艇平臺sar的大空變運動誤差補償方法，所述方法包括：
3、獲取任意點目標回波信號；
4、通過慣性導(dǎo)航系統(tǒng)擬合目標的各階運動參數(shù)，得到擬合誤差；
5、基于擬合誤差，將所述任意點目標回波信號中目標的運動誤差描述為非空變誤差和空變誤差，得到脈沖壓縮后的目標回波信號；
6、在距離頻域?qū)γ}沖壓縮后的目標回波信號中的非空變誤差進行一致性補償，得到一致補償后的目標回波信號；
7、通過拉格朗日均值法對一致補償后的目標回波信號中的空變誤差進行二維解耦，得到解耦后的目標回波信號；
8、基于czt變換對解耦后的目標回波信號中的空變誤差進行分步補償，對分步補償后的目標回波信號進行二維ifft，得到成像結(jié)果。
9、在本專利技術(shù)的一個實施例中，任意點目標回波信號的表達式如下：
10、
11、其中，t表示快時間變量，ta表示方位慢時間變量，r1表示任意點到平臺的參考時刻處的斜距矢量，λ表示發(fā)射信號的波長，τ表示接收信號的延時時間，j表示虛數(shù)單位，c表示光速，μ表示距離調(diào)頻率，exp()表示以自然常數(shù)e為底的指數(shù)操作，表示任意點對應(yīng)的真實瞬時斜距，wr()表示距離包絡(luò)，wa()表示方位包絡(luò)。
12、在本專利技術(shù)的一個實施例中，通過慣性導(dǎo)航系統(tǒng)擬合目標的各階運動參數(shù)，得到擬合誤差，包括：
13、通過慣性導(dǎo)航系統(tǒng)獲取目標的速度信息，利用線性擬合得到目標對應(yīng)的各階運動參數(shù)；
14、根據(jù)目標對應(yīng)的各階運動參數(shù)得到參考點的瞬時斜距和任意點的斜距歷程矢量；
15、根據(jù)參考點的瞬時斜距和任意點的斜距歷程矢量得到擬合誤差。
16、在本專利技術(shù)的一個實施例中，擬合誤差包括任意點對應(yīng)的擬合誤差和參考點對應(yīng)的擬合誤差；其中，
17、所述任意點對應(yīng)的擬合誤差的表達式如下：
18、
19、所述參考點對應(yīng)的擬合誤差的表達式如下：
20、
21、其中，ta表示方位慢時間變量，表示任意點對應(yīng)的真實瞬時斜距，r1表示任意點到平臺的參考時刻處的斜距矢量，r(ta,r1)表示任意點的斜距歷程矢量，v表示速度，a0表示一階加速度，a1表示二階加速度，表示參考點對應(yīng)的真實瞬時斜距，r0表示參考點到平臺的參考時刻處的斜距矢量，r(ta,r0)表示參考點的瞬時斜距。
22、在本專利技術(shù)的一個實施例中，脈沖壓縮后的目標回波信號的表達式如下：
23、
24、其中，s1(fr,ta)表示脈沖壓縮后的目標回波信號，fr表示距離頻率，ta表示方位慢時間變量，j表示虛數(shù)單位，fc表示載頻，c表示光速，exp()表示以自然常數(shù)e為底的指數(shù)操作，r(ta,r1)表示任意點的斜距歷程矢量，r1表示任意點到平臺的參考時刻處的斜距矢量，表示參考點對應(yīng)的真實瞬時斜距，r0表示參考點到平臺的參考時刻處的斜距矢量，r(ta,r0)表示參考點的瞬時斜距。
25、在本專利技術(shù)的一個實施例中，進行一致性補償時的補償函數(shù)如下：
26、
27、其中，fr表示距離頻率，ta表示方位慢時間變量，j表示虛數(shù)單位，fc表示載頻，c表示光速，exp()表示以自然常數(shù)e為底的指數(shù)操作，表示參考點對應(yīng)的真實瞬時斜距，r0表示參考點到平臺的參考時刻處的斜距矢量。
28、在本專利技術(shù)的一個實施例中，一致補償后的目標回波本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種基于飛艇平臺SAR的大空變運動誤差補償方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于飛艇平臺SAR的大空變運動誤差補償方法，其特征在于，所述任意點目標回波信號的表達式如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于飛艇平臺SAR的大空變運動誤差補償方法，其特征在于，所述通過慣性導(dǎo)航系統(tǒng)擬合目標的各階運動參數(shù)，得到擬合誤差，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于飛艇平臺SAR的大空變運動誤差補償方法，其特征在于，所述擬合誤差包括任意點對應(yīng)的擬合誤差和參考點對應(yīng)的擬合誤差；其中，
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于飛艇平臺SAR的大空變運動誤差補償方法，其特征在于，所述脈沖壓縮后的目標回波信號的表達式如下：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于飛艇平臺SAR的大空變運動誤差補償方法，其特征在于，進行一致性補償時的補償函數(shù)如下：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于飛艇平臺SAR的大空變運動誤差補償方法，其特征在于，所述一致補償后的目標回波信號的表達式如下：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于飛艇平臺
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于飛艇平臺SAR的大空變運動誤差補償方法，其特征在于，所述解耦后的目標回波信號的表達式如下：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于飛艇平臺sar的大空變運動誤差補償方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于飛艇平臺sar的大空變運動誤差補償方法，其特征在于，所述任意點目標回波信號的表達式如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于飛艇平臺sar的大空變運動誤差補償方法，其特征在于，所述通過慣性導(dǎo)航系統(tǒng)擬合目標的各階運動參數(shù)，得到擬合誤差，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于飛艇平臺sar的大空變運動誤差補償方法，其特征在于，所述擬合誤差包括任意點對應(yīng)的擬合誤差和參考點對應(yīng)的擬合誤差；其中，
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于飛艇平臺sar的大空變運動誤差補償方法，其特征在于，所述脈沖壓縮...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：唐世陽，徐高贛，朱宇磊，賀子軒，張林讓，張娟，
申請(專利權(quán))人：西安電子科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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