研究论文-改进的机载SAR相位梯度自聚焦算法.pdf
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第 39 卷第 1 期 应用科技 Vol.39, No.1
2012 年 2 月 Applied Science and Technology Feb. 2012
doi:10.3969/j.issn.1009-671X.201110011
改进的机载 SAR 相位梯度自聚焦算法
闫龙
1
, 郑妍
1
, 李颜超
2
1. 中国联合通信网络有限公司 哈尔滨分公司 黑龙江 哈尔滨 150001
2. 大庆石化公司 通讯中心，黑龙江 大庆 163714
摘 要：相位梯度自聚焦算法的关键步骤是加窗处理，窗宽度的确定决定了成像效果，宽度过大将会引入大量的噪声，
反之将无法包含足够成像用的散焦信息. 文中针对复杂场景中强散射点的划分不同，提出了一种改进的相位梯度自聚焦
方法，该方法通过对强散射点的划分设定阈值，采用门限式加窗方法. 与原有相位梯度自聚焦方法成像的比较中，在分
辨率和清晰度上优越于原有方法，最后使用机载雷达真实数据对该方法的有效性进行检验.
关键词：合成孔径雷达；多普勒调频率；相位梯度自聚焦
中图分类号：
TN957 文献标志码：A 文章编号：1009-671X（2012）01-0039-05
Improved algorithm of phase gradient autofocus
for air-borne synthetic aperture radar
YAN Long
1
, ZHENG Yan
1
, LI Yanchao
2
1. China United Telecommunications Corporation Harbin Branch, Harbin 150001, China
2. Daqing Petrochemical Corporation, Communications Center, Daqing 163714, China
Abstract: A key step in the algorithm of phase gradient autofocus(PGA) is width of the window, because the determination
of the width of the window is very important, if the width of the window is too wide will be mixed with noise, or defocusing
cannot contain enough information. In this paper, an improved algorithm of phase gradient autofocus is proposed based on
strong distinction between the different scattering, Strong scattering by the algorithm of setting the threshold point of division,
using the threshold-type windowing methods. The accuracy of the improved algorithm of phase gradient autofocus is better
than the original algorithm, especially in the imaging of point target. Based on real airborne SAR data, the feasibility and
validity of the algorithm are demonstrated in conclusion.
Keywords:
synthetic aperture radar(SAR); Doppler rate; phase gradient autofocus
1
对相位误差的分析一直是机载合成孔径雷达
（synthetic aperture radar, SAR）研究领域中的一个十
分重要问题. 在机载 SAR 中对于回波信号相位的要求
十分苛刻，速度测量误差和加速度测量的误差是产生
相位误差的主要原因，这 2 部分都是由于机载 SAR 运
动传感器造成的，同时多普勒估计的偏差也相应产生，
如果偏差估计的误差较大，将直接影响到 SAR 系统的
成像效果和空间分辨能力，严重时将不能成像
[1]
；所
以多普勒技术将直接影响机载 SAR 方位向分辨率. 多
普勒调频率
dr
f
在机载 SAR 的方位向压缩处理参考函
数中是一个十分重要的参数，决定了 SAR 成像能否聚
收稿日期：2011-10-17.
基金项目：中国博士后科学基金面上资助项目（20110491087).
作者简介：闫龙（1983-），男，硕士研究生，主要研究方向：电路与系
统，E-mail：yanlong@hrbeu.edu.cn.
焦，
dr
f
的产生大部分来自于回波信号中的二次相位误
差，导致了成像的散焦，所以准确的多普勒调频率能
够有效地进行运动补偿，避免了散焦现象的产生
[2]
. 目
前，估计多普勒调频率的方法称为“自聚焦”，这就意
味着要从回波信号自身出发去消除相位误差，也就是
对多普勒调频率的估计是基于回波信号的. 相位梯度
自聚焦(PGA)算法的核心思想是对相位误差进行估
计，它可以对低阶和高阶相位误差同时进行补偿. 由
于它在相位误差估计和补偿上的优良性能，目前已经
在机载 SAR 领域得到了广泛应用，被公认为是一种稳
健性很高的自聚焦方法
[3-4]
.
1 PGA 算法的基本原理
点目标的回波信号 ()
s
t 表示为复数形式：
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