(博士期间发表)6 一种加速时域成像算法及其自聚焦方法1

【文章标题】:一种加速时域成像算法及其自聚焦方法 【文章描述】:针对机载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)导航系统精度不足导致的成像质量问题，本研究提出了一种结合自聚焦方法的加速时域成像算法。通过全局虚拟极坐标系的引入，建立了聚焦域与相位历程域之间的傅里叶变换对关系，利用加权最小均方相位梯度自聚焦(WLS-PGA)技术进行高精度运动误差补偿，以提高成像质量。 【主要知识点】: 1. **合成孔径雷达(SAR)**: 是一种利用雷达设备在运动中合成大口径天线，实现远距离、高分辨率成像的技术。SAR可以穿透云雾、夜间作业，广泛应用于军事、地质勘探等领域。 2. **运动误差**: SAR系统中，由于飞行平台的不规则运动（如大气湍流、风速变化等）导致的误差，这些误差会影响雷达回波信号的相位，进而影响成像质量。 3. **全局虚拟极坐标系**: 在本文中，为了解决运动误差，引入了全局虚拟极坐标系，它能更好地描述雷达与目标之间的相对位置，有助于构建聚焦域与相位历程域的转换关系。 4. **傅里叶变换对**: 聚焦域与相位历程域之间的傅里叶变换对关系是SAR成像的基础，通过这种关系可以将原始信号转换到不同的域进行处理。 5. **加权最小均方相位梯度自聚焦(WLS-PGA)**: 自聚焦是一种通过迭代寻找最佳相位校正因子来补偿运动误差的方法，WLS-PGA是其中一种优化技术，通过加权最小化相位梯度的平方来实现高精度的相位补偿。 6. **快速傅里叶变换(FFT)**: WLS-PGA算法中采用FFT来实现子图像的融合，大大减少了计算复杂性，提高了处理速度，避免了耗时的二维插值操作。 7. **残余运动误差估计**: 自聚焦算法可以提取并补偿数据中的残余运动误差，进一步提升图像聚焦效果。 8. **兼容性**: 提出的加速时域成像算法易于与高精度自聚焦算法结合，这使得算法不仅能处理已知的大范围运动误差，还能处理难以预测的小范围误差，提高了整个系统的鲁棒性。 9. **成像质量改善**: 通过上述方法，可以显著提高SAR图像的清晰度和几何准确性，对于提高遥感数据分析的精度和可靠性至关重要。 总结来说，本研究提出了一种创新的SAR成像策略，通过全局虚拟极坐标系和加权最小均方相位梯度自聚焦技术，有效解决了机载SAR的运动误差问题，提高了成像质量和效率，对于SAR系统的应用和发展具有重要意义。