一种大斜视SAR成像自适应判断是否进行PGA处理的方法与流程

本发明属于弹载大斜视sar成像，具体涉及一种大斜视sar成像自适应判断是否进行pga处理的方法。

背景技术：

1、合成孔径雷达(sar)作为一种用于远程遥测的有源成像系统，具有能全天时成像、抗云雾烟等天候干扰、可远距离高分辨探测成像等优点，sar成像技术应用于精确制导武器上，可以在导航过程中显示图像，不间断地纠正导弹在飞行过程当中所产生的偏差，以此来保证导弹的打击精度，其常被使用在导弹飞行的末制导段。

2、在sar成像系统中，由于载机实际飞行方向和理想航线之间存在相对运动偏差，会产生回波多普勒信号相位误差，从而造成图像散焦，影响成像质量。利用惯性测量单元(imu)和全球定位系统(gps)可以去除高频相位误差，但残留的距离徙动以及方位向相位误差仍会使成像质量大大降低，通常还需要利用效率、精度、稳定性更高的自聚焦方法，从回波中提取相位误差信息来进一步补偿低频相位误差提高成像质量。自聚焦根据其处理数据的方式不同，又大致分为基于距离压缩数据的自聚焦(如图像偏置(md)算法)和基于复图像的自聚焦(如相位梯度自聚焦(pga)算法)。

3、标准pga算法采用“五步”法迭代处理流程：

4、1)样本选择：通常强散射点比背景杂波能够提供更多的有利于相位误差估计的信息，因此首先对距离和方位向压缩后的图像数据计算每个距离门上方位向总能量，选择髙信杂比的距离单元数据(提高相位误差的估计精度)构成临时矩阵；

5、2)圆周移位：未进行圆周移位的目标回波信号能量处于离散分布，将选中的单元圆周移位到频域中的零频率处，这样就能去除线性相位项，让各个距离单元内的强散射点都位于图像中心处，把目标的多普勒频移去掉，仅保留引起图像散焦的二次及二次以上相位项，便于确定窗的宽度，改善信噪比。

6、3)加窗滤波；循环移位后，图像中的强散射点位于图像中心位置处，他们包含的相位误差会受到周围弱目标的影响，因此需要进行加窗处理提取每个距离门中对相位误差贡献较大的强散射点，而去除那些对相位误差估计作用较小的弱目标的干扰，提高待估计区域的信噪比。加窗分为两种方法：第一种是对于图像中有强散射点的数据，由于信杂比很强，可自动选择窗宽；第二种方法是针对成像场景缺乏明显的强散射点，对比度比较低，如果采用自动选择窗宽度的方法，在迭代过程中窗宽就不能收敛。针对这种情况，采取递减窗宽的方法，每迭代一次窗的宽度就会降低50％，由此来获取聚焦的图像。

7、4)相位梯度估计：对加窗后的数据作方位向傅立叶变换，得到时域数据，根据相位误差的差分来估计相位误差，由于估计的相位误差不含有一次相位，一般会对得到的相位误差估计值再次去除线性分量。估计相位误差常用的方法有线性无偏最小方差(lumv)估计和最大似然(ml)估计。

8、5)迭代相位估计和相位补偿：将未作圆周移位的图像数据作方位向傅立叶变换，乘以估计相位，反变换到时域后得到误差校正后的图像。

9、在成像场景中有建筑物、金属物等强孤立散射点存在的情况下，pga算法选取能量较大的一部分距离单元来估计误差，聚焦效果较好，此时pga算法对图像质量有提升效果，但对于农田、沙漠、草原等均匀场景，sar图像中不存在强散射点，距离单元完全由类似杂波的目标组成，几乎没有强点，此时若利用pga算法对图像数据进行处理，将得出错误的相位估计值，进而使sar图像发生“模糊”或者“糊”的现象，图像质量相比pga前更差。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：

2、为了避免现有技术的不足之处，本发明提供一种大斜视sar成像自适应判断是否进行pga处理的方法，用于在通过pga进行相位补偿提升图像质量之前，需要根据实际的雷达回波数据，通过对回波数据进行处理分析后自适应判断是否进行pga处理。

3、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

4、一种大斜视sar成像自适应判断是否进行pga处理的方法，其特征在于，在样本选择和圆周移位之间增加自适应判断，所述自适应判断包括：

5、根据门限阀值找出临时矩阵中回波强散射点，然后判断挑选出的强点是否过少，若强点数目n＜nt，则不进行pga处理，反之则进行pga处理；

6、对比强散射点能量均值与剩余回波能量均值的比值η，若η＜ηt，则不进行pga，反之则进行pga处理。

7、本发明进一步的技术方案：所述nt取9。

8、本发明进一步的技术方案：所述门限ηt∈[2.7～3.5]。

9、本发明进一步的技术方案：所述样本选择具体为：对距离和方位向压缩后的图像数据计算每个距离门上方位向总能量，选择髙信杂比的距离单元数据构成临时矩阵；所述髙信杂比为目标能量与杂波背景平均能量的比值scr≥10db。

10、本发明进一步的技术方案：所述圆周移位具体为：将选中的单元圆周移位到频域中的零频率处，这样就能去除线性相位项，让各个距离单元内的强散射点都位于图像中心处，把目标的多普勒频移去掉，仅保留引起图像散焦的二次及二次以上相位项，便于确定窗的宽度，改善信噪比。

11、本发明进一步的技术方案：在圆周移位之后还依次进行加窗滤波、相位梯度估计和迭代相位估计和相位补偿。

12、本发明进一步的技术方案：所述加窗滤波包括：

13、第一种是对于图像中有强散射点的数据，由于信杂比很强，可自动选择窗宽；

14、第二种方法是针对成像场景缺乏明显的强散射点，对比度比较低，采取递减窗宽的方法，每迭代一次窗的宽度就会降低50％，由此来获取聚焦的图像。

15、本发明进一步的技术方案：所述相位梯度估计采用有线性无偏最小方差lumv估计和最大似然ml估计。

16、本发明进一步的技术方案：所述迭代相位估计和相位补偿具体为：将未作圆周移位的图像数据作方位向傅立叶变换，乘以估计相位，反变换到时域后得到误差校正后的图像。

17、一种计算机系统，其特征在于包括：一个或多个处理器，计算机可读存储介质，用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现上述的方法。

18、本发明的有益效果在于：

19、本发明提供的一种大斜视sar成像自适应判断是否进行pga处理的方法，利用雷达回波自适应的判断是否进行相位梯度自聚焦(pga)处理，该方法在通过pga进行相位补偿提升图像质量之前，需要根据实际的雷达回波数据，通过对回波数据进行处理分析后自适应判断是否进行pga处理。本发明根据实时地形采集雷达回波数据，自适应判断是否进行pga处理，获得最优图像质量。

技术特征：

1.一种大斜视sar成像自适应判断是否进行pga处理的方法，其特征在于，在样本选择和圆周移位之间增加自适应判断，所述自适应判断包括：

2.根据权利要求1所述的一种大斜视sar成像自适应判断是否进行pga处理的方法，其特征在于，所述nt取9。

3.根据权利要求1所述的一种大斜视sar成像自适应判断是否进行pga处理的方法，其特征在于，所述门限ηt∈[2.7～3.5]。

4.根据权利要求1所述的一种大斜视sar成像自适应判断是否进行pga处理的方法，其特征在于，所述样本选择具体为：对距离和方位向压缩后的图像数据计算每个距离门上方位向总能量，选择髙信杂比的距离单元数据构成临时矩阵；所述髙信杂比为目标能量与杂波背景平均能量的比值scr≥10db。

5.根据权利要求1所述的一种大斜视sar成像自适应判断是否进行pga处理的方法，其特征在于，所述圆周移位具体为：将选中的单元圆周移位到频域中的零频率处，这样就能去除线性相位项，让各个距离单元内的强散射点都位于图像中心处，把目标的多普勒频移去掉，仅保留引起图像散焦的二次及二次以上相位项，便于确定窗的宽度，改善信噪比。

6.根据权利要求1所述的一种大斜视sar成像自适应判断是否进行pga处理的方法，其特征在于，在圆周移位之后还依次进行加窗滤波、相位梯度估计和迭代相位估计和相位补偿。

7.根据权利要求6所述的一种大斜视sar成像自适应判断是否进行pga处理的方法，其特征在于，所述加窗滤波包括：

8.根据权利要求6所述的一种大斜视sar成像自适应判断是否进行pga处理的方法，其特征在于，所述相位梯度估计采用有线性无偏最小方差lumv估计和最大似然ml估计。

9.根据权利要求6所述的一种大斜视sar成像自适应判断是否进行pga处理的方法，其特征在于，所述迭代相位估计和相位补偿具体为：将未作圆周移位的图像数据作方位向傅立叶变换，乘以估计相位，反变换到时域后得到误差校正后的图像。

10.一种计算机系统，其特征在于包括：一个或多个处理器，计算机可读存储介质，用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现权利要求1-9任一项所述的方法。

技术总结本发明涉及一种大斜视SAR成像自适应判断是否进行PGA处理的方法，属于弹载大斜视SAR成像技术领域。利用雷达回波自适应的判断是否进行相位梯度自聚焦(PGA)处理，该方法在通过PGA进行相位补偿提升图像质量之前，需要根据实际的雷达回波数据，通过对回波数据进行处理分析后自适应判断是否进行PGA处理。本发明根据实时地形采集雷达回波数据，自适应判断是否进行PGA处理，获得最优图像质量。技术研发人员：汪慧,韩超垒,张开生,雷刚受保护的技术使用者：西安电子工程研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/25