【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电子信息，特别涉及大场景背景下空变相位误差的校正方法，具体为一种机载层析sar的空变相位屏校正方法。
技术介绍
1、sar(synthetic aperture radar)，即合成孔径雷达，是一种主动式的对地观测系统，可安装在飞机、卫星、宇宙飞船等飞行平台上，全天时、全天候对地实施观测、并具有一定的地表穿透能力。因此，sar系统在灾害监测、环境监测、海洋监测、资源勘察、农作物估产、测绘和军事等方面的应用上具有独特的优势，可发挥其他遥感手段难以发挥的作用，因此越来越受到世界各国的重视。
2、现代的机载sar系统通常装备了精密的惯导和gps系统，从而能够准确地预测整个航迹的电磁波传播距离变化，实现回波信号的精确聚焦。但是，上述系统很难满足层析sar三维成像中对不同轨道间的相对定位精度要求，这不光是因为飞控本身精度的限制，还因为是传感器记录的天线相位中心(antenna phase center,apc)总是难以完美地对应真实的机械位置。apc误差会与斜距向入射角的空变相互耦合，造成空变相位屏效应。
3、经典的层析sar相位误差补偿通常采用层析谱锐化的方法，比如，最小熵算法、相位梯度算法或者最大对比度算法，这些方法仅考虑了固定的相位误差，而不考虑方位向apc误差的空变以及距离向入射角的空变，导致大场景三维成像的效果不佳。因此，如何补偿层析sar相位误差的空变效应，是本领域等待解决的关键技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种机载层
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种机载层析sar的空变相位屏校正方法，包括：
3、步骤1：启动层析sar影像；
4、步骤2：定标样本筛选(逐方位定标)，利用振幅离差在小数条件下近似于相位标准差的特性，筛选出相位稳定的特显点目标，来作为相位定标的样本与基准；
5、步骤3：apc初始化(角反/上个方位向)，利用空变的相位屏去扰动与散射体高程相关的线性相位，空变相位屏采用斜距的一阶近似模型来建模，该空变相位屏与波长、距离向空变的入射角和方位向空变有关；
6、步骤4：启动层析成像自聚焦判断，将步骤2筛选样本的后验相干性大小作为数据质量的评估标准；逐方位向开展相位误差的校正，同时使用三个位于地面的角反进行apc误差的初始化。
7、优选的，所述步骤4：启动层析成像自聚焦判断包括：
8、步骤4.1：样本高程定位(层析成像)；
9、步骤4.2：apc误差估计(空变自聚焦核)；
10、步骤4.3：后验相干性计算；
11、步骤4.4：判断后验相干性计算或apc误差收敛；
12、步骤4.5：apc校正(空变相位屏补偿)。
13、优选的，所述在步骤4.5：apc校正(空变相位屏补偿)和迭代估计apc误差时使用了顾及入射角空变的相位梯度自聚焦核，具体如下：
14、步骤4.51：层析三维成像自聚焦所采用的空变自聚焦核模型，包括以下子步骤：
15、步骤4.52：假设所有定标样本位于零高程的参考面，是定标样本对应的入射角，δym，δzm是apc误差的一阶差分量，构造相位梯度差分方程组；
16、步骤4.53：将相位梯度差分方程组写成矩阵方程形式；
17、步骤4.54：利用加权最小二乘法估计apc误差的一阶差分量d；
18、步骤4.55：利用apc误差的一阶差分量累加出所有辅影像相对于主影像的相对apc误差出来。
19、优选的，所述步骤4.52构造相位梯度差分方程组为：
20、
21、式中，∠表示取相位，残差项为，
22、
23、为不同通道间角度的差分量。
24、优选的，所述步骤4.53：将相位梯度差分方程组写成矩阵方程形式为：
25、
26、式中，
27、
28、
29、
30、优选的，所述利用加权最小二乘法估计apc误差的一阶差分量d的具体步骤包括：
31、d＝(htwh)-1htwφ
32、式中w为权重矩阵，它可以由层析成像的后验相干性来确定；d具体为
33、
34、
35、
36、
37、
38、
39、优选的，所述步骤4.55：利用apc误差的一阶差分量累加出所有辅影像相对于主影像的相对apc误差出来的所用公式包括：
40、
41、
42、优选的，所述步骤4.2：apc误差估计(空变自聚焦核)的初始化包含两个部分，一是使用三个角反对起始方位向位置进行初始化，二是使用上一个方位向的apc误差估计结果对下一个方位向apc误差估计的初始化，利用apc误差ym和zm补偿空变相位屏；
43、对apc和目标高程位置展开双定位迭代更新，即先假设apc完全精确，采用层析成像的方法更新目标的高程位置；再假设目标的高层位置完全精确，采用步骤5中的空变自聚焦核估计apc误差，更新apc位置(或者估计空变相位屏)。在上述迭代过程中，使用后验相干性去评估相位模型对真实单视复数数据的拟合程度，同时，对所有样本的后验相干性做规范化处理后，起到更新样本加权权重的作用；
44、当样本的后验相干性迭代收敛到一个接近于1的值后，前后两次迭代后验相干性变化或者apc误差变化十分微小，则终止apc和目标高程位置的双定位迭代。
45、与现有技术相比，本专利技术提供了一种机载层析sar的空变相位屏校正方法，具备以下有益效果：
46、1、该机载层析sar的空变相位屏校正方法，作为相位定标的样本与基准；结合层析谱分析方法，进行样本的高程估计；使用后验相干性，进行数据质量评价；使用空变相位梯度自聚焦核，反演天线相位中心误差；最后，通过双定位迭代，最大化后验相干性，估计出空变相位屏，实现层次成像的自聚焦。由于后验相干性的优化是一个非凸优化问题，利用了三个角反射器来进行迭代的初始化，将有助于大场景条件下的层析成像自聚焦。
47、2、该机载层析sar的空变相位屏校正方法，对apc和目标高程位置展开双定位迭代更新，即先假设apc完全精确，采用层析成像的方法更新目标的高程位置；再假设目标的高层位置完全精确，采用步骤5中的空变自聚焦核估计apc误差，更新apc位置。在上述迭代过程中，使用后验相干性去评估相位模型对真实单视复数数据的拟合程度，同时，对所有样本的后验相干性做规范化处理后，起到更新样本加权权重的作用，当样本的后验相干性迭代收敛到一个接近于1的值后，前后两次迭代后验相干性变化或者apc误差变化十分微小，则终止apc和目标高程位置的双定位迭代，大大提高了数据获取的准确性。
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1.一种机载层析SAR的空变相位屏校正方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种机载层析SAR的空变相位屏校正方法，其特征在于：所述步骤4：启动层析成像自聚焦判断包括：
3.根据权利要求2所述的一种机载层析SAR的空变相位屏校正方法，其特征在于：所述在步骤4.5：APC校正(空变相位屏补偿)和迭代估计APC误差时使用了顾及入射角空变的相位梯度自聚焦核，具体如下：
4.根据权利要求3所述的一种机载层析SAR的空变相位屏校正方法，其特征在于：所述步骤4.52构造相位梯度差分方程组为：
5.根据权利要求3所述的一种机载层析SAR的空变相位屏校正方法，其特征在于：所述步骤4.53：将相位梯度差分方程组写成矩阵方程形式为：
6.根据权利要求3所述的一种机载层析SAR的空变相位屏校正方法，其特征在于：所述利用加权最小二乘法估计APC误差的一阶差分量d的具体步骤包括：
7.根据权利要求3所述的一种机载层析SAR的空变相位屏校正方法，其特征在于：所述步骤4.55：利用APC误差的一阶差分量累加出所有辅影像
8.根据权利要求2所述的一种机载层析SAR的空变相位屏校正方法，其特征在于：所述步骤4.2：APC误差估计(空变自聚焦核)的初始化包含两个部分，一是使用三个角反对起始方位向位置进行初始化，二是使用上一个方位向的APC误差估计结果对下一个方位向APC误差估计的初始化。
...【技术特征摘要】
1.一种机载层析sar的空变相位屏校正方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种机载层析sar的空变相位屏校正方法，其特征在于：所述步骤4：启动层析成像自聚焦判断包括：
3.根据权利要求2所述的一种机载层析sar的空变相位屏校正方法，其特征在于：所述在步骤4.5：apc校正(空变相位屏补偿)和迭代估计apc误差时使用了顾及入射角空变的相位梯度自聚焦核，具体如下：
4.根据权利要求3所述的一种机载层析sar的空变相位屏校正方法，其特征在于：所述步骤4.52构造相位梯度差分方程组为：
5.根据权利要求3所述的一种机载层析sar的空变相位屏校正方法，其特征在于：所述步骤4.53：将相位梯度差分...
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