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機(jī)載正側(cè)視重疊子孔徑成像方法及裝置

文檔序號(hào):40608448發(fā)布日期:2025-01-07 20:49閱讀:6來源:國(guó)知局
機(jī)載正側(cè)視重疊子孔徑成像方法及裝置

本公開涉及雷達(dá)成像處理,更具體地,涉及一種機(jī)載正側(cè)視重疊子孔徑成像方法及裝置。


背景技術(shù):

1、sar(synthetic?aperture?radar,?機(jī)載合成孔徑雷達(dá))成像因具有全天時(shí)、全天候?qū)Φ貙?shí)時(shí)檢測(cè)的特性,是地形測(cè)繪、目標(biāo)觀測(cè)等應(yīng)用的重要方法。機(jī)載sar成像的重點(diǎn)研究方向是高分辨率、大幅寬、高效率的成像技術(shù),以及高魯棒的機(jī)載sar運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償方法。機(jī)載sar成像包括正側(cè)視成像和斜側(cè)視成像,正側(cè)視成像代表成像時(shí)飛機(jī)運(yùn)動(dòng)方向與天線波束指向垂直。

2、機(jī)載sar實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)中,由于高分辨率成像的要求,運(yùn)動(dòng)測(cè)量誤差的精度需要達(dá)到波長(zhǎng)級(jí),然而,慣導(dǎo)精度通常達(dá)不到,因此常采用慣導(dǎo)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償結(jié)合自聚焦運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償算法,對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差進(jìn)行補(bǔ)償。在慣導(dǎo)精度有限的情況下,通過自聚焦進(jìn)行殘余相位誤差補(bǔ)償可以提升成像質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)不受載機(jī)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)影響的高分辨率成像。

3、osa(overlapped?subaperture?algorithm,?重疊子孔徑算法)可以補(bǔ)償波前彎曲,校正空變相位誤差,提升成像范圍,生成高分辨率圖像,是一種適合實(shí)時(shí)處理的成像方法。pga(phase?gradient?autofocus,?相位梯度自聚焦)方法基于數(shù)據(jù)估計(jì),校正除了一階外任意階數(shù)的相位誤差,對(duì)于高階相位誤差估計(jì)有優(yōu)勢(shì),適用性很高。

4、目前,對(duì)于機(jī)載sar成像方法,在使用pga方法補(bǔ)償殘余的載機(jī)運(yùn)動(dòng)誤差后,pga方法無法估計(jì)的線性相位誤差對(duì)成像質(zhì)量的影響。

5、殘余的線性相位誤差雖然不會(huì)影響osa算法中子圖像的聚焦效果,但會(huì)使處理過程中的相位補(bǔ)償失配,從而造成主區(qū)目標(biāo)能量和模糊區(qū)能量的比值下降,影響osa中圖像拼接的效果,最終降低圖像質(zhì)量。


技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此,本公開提供了一種機(jī)載正側(cè)視重疊子孔徑成像方法及裝置。

2、本公開的一個(gè)方面提供了一種機(jī)載正側(cè)視重疊子孔徑成像方法,包括:對(duì)原始回波數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,得到第一回波數(shù)據(jù)和第二回波數(shù)據(jù);其中,上述預(yù)處理只考慮視線方向運(yùn)動(dòng)誤差;對(duì)上述第一回波數(shù)據(jù)進(jìn)行方位向分割,得到多個(gè)第一子孔徑數(shù)據(jù);利用相位梯度自聚焦方法,從上述多個(gè)第一子孔徑數(shù)據(jù)中提取相位誤差;基于上述相位誤差,對(duì)上述第二回波數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償,得到第三回波數(shù)據(jù);根據(jù)上述第三回波數(shù)據(jù)計(jì)算線性相位誤差;將上述線性相位誤差與上述相位誤差結(jié)合,得到總相位誤差;基于上述總相位誤差,對(duì)上述多個(gè)第一子孔徑數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償,得到多個(gè)第二子孔徑數(shù)據(jù);根據(jù)上述多個(gè)第二子孔徑數(shù)據(jù),得到多個(gè)子孔徑圖像;以及將上述多個(gè)子孔徑圖像拼接,輸出全孔徑圖像。

3、根據(jù)本公開的實(shí)施例,上述方法還包括:對(duì)上述第二回波數(shù)據(jù)進(jìn)行方位向分割,得到多個(gè)第三子孔徑數(shù)據(jù);根據(jù)上述多個(gè)第三子孔徑數(shù)據(jù)估計(jì)上述線性相位誤差。

4、根據(jù)本公開的實(shí)施例,根據(jù)上述第三回波數(shù)據(jù)計(jì)算線性相位誤差,包括:根據(jù)上述第三回波數(shù)據(jù)估計(jì)多普勒中心;根據(jù)上述多普勒中心計(jì)算上述線性相位誤差。

5、根據(jù)本公開的實(shí)施例,利用相位梯度自聚焦方法,從上述多個(gè)第一子孔徑數(shù)據(jù)中提取相位誤差,包括:將上述多個(gè)第一子孔徑數(shù)據(jù)進(jìn)行距離向逆傅里葉變換,得到多個(gè)二維圖像信息;利用相位梯度自聚焦方法,從上述多個(gè)二維圖像信息中提取相位誤差。

6、根據(jù)本公開的實(shí)施例,上述方法還包括:在對(duì)上述第二回波數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償之前,對(duì)上述第二回波數(shù)據(jù)去除特顯點(diǎn),包括:在利用上述相位梯度自聚焦方法提取上述相位誤差的過程中,提取到上述第一回波數(shù)據(jù)的特顯點(diǎn)的距離向索引,根據(jù)上述距離向索引去除上述第二回波數(shù)據(jù)中的特顯點(diǎn),其中,上述第二回波數(shù)據(jù)中的特顯點(diǎn)表征上述第二回波數(shù)據(jù)中的強(qiáng)散射點(diǎn)。

7、根據(jù)本公開的實(shí)施例,對(duì)上述第一回波數(shù)據(jù)進(jìn)行方位向分割,得到多個(gè)第一子孔徑數(shù)據(jù),包括:對(duì)上述第一回波數(shù)據(jù)離散化處理,得到離散化的第一回波數(shù)據(jù),其中,上述離散化處理包括方位向時(shí)域離散化和距離向頻域離散化;對(duì)上述離散化的第一回波數(shù)據(jù)進(jìn)行方位向分割,得到多個(gè)子孔徑數(shù)據(jù);將上述多個(gè)子孔徑數(shù)據(jù)進(jìn)行線性調(diào)頻z變換,得到上述多個(gè)第一子孔徑數(shù)據(jù)。

8、根據(jù)本公開的實(shí)施例,根據(jù)上述多個(gè)第二子孔徑數(shù)據(jù),得到多個(gè)子孔徑圖像,包括:根據(jù)上述多個(gè)第二子孔徑數(shù)據(jù),估計(jì)目標(biāo)方位向位置;根據(jù)上述目標(biāo)方位向位置,估計(jì)第一誤差參數(shù);根據(jù)上述第一誤差參數(shù),估計(jì)第一精確相位誤差;基于上述第一精確相位誤差,對(duì)上述多個(gè)第二子孔徑數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償,得到多個(gè)第四子孔徑數(shù)據(jù);將上述多個(gè)第四子孔徑數(shù)據(jù)進(jìn)行距離向傅里葉逆變換,得到多個(gè)第五子孔徑數(shù)據(jù);根據(jù)上述多個(gè)第五子孔徑數(shù)據(jù),得到上述多個(gè)子孔徑圖像。

9、根據(jù)本公開的實(shí)施例,根據(jù)上述多個(gè)第五子孔徑數(shù)據(jù),得到上述多個(gè)子孔徑圖像,包括:根據(jù)上述多個(gè)第五子孔徑數(shù)據(jù),估計(jì)目標(biāo)距離向位置;根據(jù)上述目標(biāo)距離向位置和上述目標(biāo)方位向位置,估計(jì)第二誤差參數(shù);根據(jù)上述第二誤差參數(shù),估計(jì)第二精確相位誤差;基于上述第二精確相位誤差,對(duì)上述多個(gè)第五子孔徑數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償,得到多個(gè)第六子孔徑數(shù)據(jù);將上述多個(gè)第六子孔徑數(shù)據(jù)進(jìn)行子孔徑間傅里葉變換,得到多個(gè)第七子孔徑數(shù)據(jù);根據(jù)上述多個(gè)第七子孔徑數(shù)據(jù),生成上述多個(gè)子孔徑圖像。

10、根據(jù)本公開的實(shí)施例,對(duì)原始回波數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,得到第一回波數(shù)據(jù)和第二回波數(shù)據(jù),包括:對(duì)慣導(dǎo)補(bǔ)償后的原始回波數(shù)據(jù)進(jìn)行距離向傅里葉變換,得到傅里葉變換后的回波數(shù)據(jù);通過濾波器對(duì)上述傅里葉變換后的回波數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波,得到預(yù)處理的回波數(shù)據(jù);對(duì)上述預(yù)處理的回波數(shù)據(jù)進(jìn)行距離向插值,得到上述第一回波數(shù)據(jù);對(duì)上述預(yù)處理的回波數(shù)據(jù)進(jìn)行距離向抽樣,得到上述第二回波數(shù)據(jù)。

11、本公開的另一個(gè)方面提供了一種機(jī)載正側(cè)視重疊子孔徑成像裝置,包括:第一得到模塊,用于對(duì)原始回波數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,得到第一回波數(shù)據(jù)和第二回波數(shù)據(jù);第二得到模塊,用于對(duì)上述第一回波數(shù)據(jù)進(jìn)行方位向分割,得到多個(gè)第一子孔徑數(shù)據(jù);提取模塊,用于利用相位梯度自聚焦方法,從上述多個(gè)第一子孔徑數(shù)據(jù)中提取相位誤差;第一補(bǔ)償模塊,用于基于上述相位誤差,對(duì)上述第二回波數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償,得到第三回波數(shù)據(jù);計(jì)算模塊,用于根據(jù)上述第三回波數(shù)據(jù)計(jì)算線性相位誤差;第三得到模塊,用于將上述線性相位誤差與上述相位誤差結(jié)合,得到總相位誤差;第二補(bǔ)償模塊,基于上述總相位誤差,對(duì)上述多個(gè)第一子孔徑數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償,得到多個(gè)第二子孔徑數(shù)據(jù);第四得到模塊,用于根據(jù)上述多個(gè)第二子孔徑數(shù)據(jù),得到多個(gè)子孔徑圖像;以及輸出模塊,用于將上述多個(gè)子孔徑圖像拼接,輸出全孔徑圖像。

12、本公開的另一個(gè)方面提供了一種電子設(shè)備,包括:

13、一個(gè)或多個(gè)處理器;

14、存儲(chǔ)器,用于存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)程序,

15、其中,當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)程序被所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí),使得所述一個(gè)或多個(gè)處理器實(shí)現(xiàn)如上所述的方法。

16、根據(jù)本公開的實(shí)施例,通過對(duì)第一回波數(shù)據(jù)進(jìn)行方位向分割,得到多個(gè)子孔徑圖像,利用相位梯度自聚焦方法從子孔徑圖像中提取全孔徑相位誤差,補(bǔ)償給第二回波數(shù)據(jù),根據(jù)經(jīng)過相位梯度自聚焦方法補(bǔ)償后的第三回波數(shù)據(jù),估計(jì)多普勒中心及其對(duì)應(yīng)的線性相位誤差,將相位梯度自聚焦方法提取到的相位誤差與線性相位誤差結(jié)合,得到總相位誤差,再補(bǔ)償給第一回波數(shù)據(jù)的子孔徑數(shù)據(jù),殘余的線性相位誤差可以得到補(bǔ)償,改善了成像性能。

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