一种改进的方位空变误差精确补偿算法

一种改进的方位空变误差精确补偿算法

陈宇祺

（西安电子工程研究所西安710100）

摘要：在窄波速运动误差小或分辨率过低的情况下，只能补偿波束中心的误差，而完全没有考虑方位空变误差带来的影响。不过对于高清成像，由于方位积累角很大，并且运动误差因时间不同而发生不同变化，致使方位谱会出现失真等问题，进而降低了图像的聚焦效果[4]。为解决这一问题，笔者在本课题研究中提出了一种可精准补偿误差的方法。并且大量实验结果证实，此方法是切实可行的。

关键词：方位空变；子孔径；时域卷积；频域点乘

引言

基于新时代背景下，随着计算机技术的迅猛高速发展，以及SAR成像技术的持续更新与升级，无论是图像质量还是分辨率均实现了大幅度提升。由于分辨率直接关系到目标检测、特征提取的精准度，因此提高分辨率也就成为业界追求的永恒目标，不过分辨率的提高也就对补偿精度提出了更高要求[1]。

现阶段，被广泛使用的运动误差补偿法在实际应用中也暴露出很多问题，只能补偿波束中心的误差，而完全忽略了方位空变误差。为解决这一问题，以A.Potsis为首的科研团队经深入探究与分析推出了一种全新的子孔径运动补偿算法。这种算法的实现理念是先在距离-多普勒域将SAR数据细分为多个子孔径,在此基础上，对这些子孔径分别进行相位误差补偿,进而达到补偿空变相位误差的效果[3]。

对于上文提到的问题，笔者基于传统补偿方法之上通过深入探索与研究，提出了一种可精准补偿误差的新方法。这种新方法的最大亮点是采用更便捷的时域卷积，而不再采用频域点乘，在慢时间域对各时间点、各方位的运动误差进行逐一精准补偿。在本课题主要围绕以下几个方面的内容进行深入探究，具体如下：第一节主要针对方位空变误差精准补偿的实现原理进行了全面阐述；第二节针对之前常用的孔径频域补偿算法展开了深入探讨与分析；第三节给出了优化的方位空变误差精准补偿法；第四节针对频域和时域这两种算法的计算量进行比较；第五节对本课题提出的新方法的实用性进行了检验；第六节对本文的研究成果进行了系统性总结。

1方位空变误差精确补偿原理

除此之外，选取的步进量直接关系到运算量。一般而言，如果选取的比较大，尽管减少了运算量，却容易使误差量呈显著的阶层变化，并且回波信号的相位也会发生阶层变化。进而致使方位脉压后，出现方位栅瓣问题。如果选取的比较小，就会加大运算量，往往不被认可与采纳。

就理论层面上来看，当步进量为时，虽然能达到理想的补偿效果，但计算量过于庞大，难以应用于实际。对此，笔者通过大量研究与探索给出了一种新的误差精确补偿方法。种新方法的最大亮点是采用更便捷的时域卷积，而不再采用频域点乘，在慢时间域对各时间点、各方位的运动误差进行逐一精准补偿，由此便可在不加大计算量的基础上，有效解决方位栅瓣问题。

3改进的方位空变误差精确补偿算法

下面先对循环卷积与傅里叶变换之间的关系进行简单说明。

通过下图3可对旧方法补偿后的成像情况有更直观了解。其中，子孔径长度为，步进量为。通过下图4可对新方法补偿后的成像情况有更直观了解，在对这两个成像进行对比后发现，在聚焦效果一致的前提下，新方法有效解决了方位栅瓣的问题。

6结束语

笔者通过大量研究与探索给出了一种新的误差精确补偿方法。即采用更便捷的时域卷积，而不再采用频域点乘，在慢时间域对各时间点、各方位的运动误差进行逐一精准补偿。经实验研究进一步证实，本文提出的这种新方法既能达到较为理想的补偿效果，还能有效解决方位栅瓣问题，关键是运算量少，便于工程实现。

参考文献：

[1]保铮,邢孟道,王彤.雷达成像技术[M].北京:电子工业出版社,2005.

[2]刘永坦.雷达成像技术[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1999.

[3]AReigher,A.Portsis,J.mittermayer.Sub-apertureforMotionComPensationImprovementinWide-beamSARDataProeessing.ElectronicsLetters,2001,37(23).

[4]吕继宇.机载合成孔径雷达运动补偿技术研究[D].北京:中科院电子所博士论文,2006.

[5]程佩青.数字信号处理教程[M].北京:清华大学出版社,1995.

[6]郑晓双.一种宽波束机载SAR运动误差的频域补偿方法[J].北京:电子与信息学报,2007,7,1670-1673.

[7]郑晓双.一种宽波束机载SAR运动误差的时域补偿方法[J].北京:系统工程与电子技术,2009,5,1078-1082.