1.一种基于最小熵自聚焦(Minimum Entropy Autofocus,MEA)和deramp结合的SAL全孔径成像方法,其特征在于,包括有以下步骤:步骤1,采集SAL的回波信号:采用解线频调dechirp接收方式,得到合成孔径激光雷达的原始回波信号数据,称为完整的数据块;步骤2,对接收的数据进行距离向脉冲压缩:对原始回波信号数据进行距离向的快速傅里叶变换FFT,将其变换到距离频域方位时域,得到距离向脉压数据;步骤3,补偿方位向聚焦相位:对距离向脉压数据进行方位解斜deramp操作,对其补偿方位向的聚焦相位,距离向脉压数据中的剩余常数误差相位、一阶误差相位和高阶误差相位不给予补偿,完成距离向脉压数据的方位向聚焦相位的补偿;步骤4,划分子孔径并对子孔径数据进行相位误差估计:将整个数据块分为若干子孔径,利用最小熵自聚焦MEA算法对所有子孔径逐一进行相位误差估计,得到所有子孔径的相位误差;步骤5,子孔径相位误差拼接得到全孔径相位误差:将所有子孔径相位误差进行解缠绕和平滑处理,将其拼接成全孔径的相位误差;步骤6:方位向相位补偿:对整个距离向脉压数据进行方位向相位误差补偿,利用整个距离向脉压数据即全孔径数据乘以拼接后的全孔径相位误差,完成方位向相位误差补偿,得到相位误差补偿后的数据;步骤7:实现SAL全孔径成像,得到全孔径图像:对相位误差补偿后的数据进行方位向deramp,实现SAL整个数据的方位向脉压,完成SAL全孔径成像。
2.如权利要求1所述的一种基于最小熵自聚焦(Minimum Entropy Autofocus,MEA)和deramp结合的SAL全孔径成像方法,其特征在于,步骤3中所述补偿方位向聚焦相位,过程包括有:3a)构建匹配滤波函数:距离向脉压数据在零多普勒时刻t d 的目标回波为:s r (t m )=exp(jπγ m (t m -t d ) 2 )其中,t m 表示方位向慢时间,γ m 为方位向调频率;匹配滤波函数为:3b)进行deramp,得到的信号为目标回波与匹配滤波函数的共轭函数相乘:其中, 表示h dr (t m )的共轭;上式第一个指数项为常数相位,它与零多普勒时刻t d 的平方成正比;第二个指数项为γ m t d 的复正弦波即单频波;3c)deramp操作实现图像方位向聚焦:二次相位影响图像聚焦,一次相位不影响图像聚焦,deramp操作补偿了回波的二次相位,补偿了方位向聚焦相位,实现了图像的方位向聚焦。
3.如权利要求1所述的一种基于最小熵自聚焦(Minimum Entropy Autofocus,MEA)和deramp结合的SAL全孔径成像方法,其特征在于,在步骤4中所述的划分子孔径并对子孔径数据进行相位误差估计,过程包括有:4a)合理划分子孔径:对数据划分子孔径,因为划分后的子孔径数据变少,误差变化范围变小,估计出来的误差更精确;同时,为便于子孔径间误差相位的拼接,相邻两个子孔径之间的数据重叠率为50%,也就是第一个子孔径的后1/2和第二个子孔径的前1/2是重叠的;将整个数据块分为7个子孔径,每个子孔径相互重叠50%;4b)对回波的每一个方位向采样乘以一个校正相位:假设dechirp接收后的二维信号经过距离向FFT和方位deramp处理得到s∈M×N,M为距离向采样点数,N为方位向采样点数,相当于每一个方位向对应M个距离向采样点,再假设方位向校正相位为一维向量 则对信号s乘以校正相位再做方位向IFFT后得:m和n分别对应距离向和方位向采样点,M×N为图像总的像素个数,分别对应回波数据距离向和方位向采样点数;s m,n 表示原始回波数据第(m,n)个像素值,y m,n 表示补偿误差相位后图像的第(m,n)个像素值; 表示第n个方位向采样点上对应的误差相位;4c)将图像熵值作为目标函数,求得图像熵值最小时的子孔径的误差相位:经过误差相位补偿后,图像上单个像素的能量为:|y m,n | 2 =y m,n y * m,n m=1…M;n=1…N则整幅图像的总能量为:图像像素能量密度为:则图像熵定义为:上式中, 为方位向校正相位,即图像熵为校正相位的函数,将上式展开得:图像散焦时熵值较大,图像聚焦时熵值较小,所以,将图像熵值作为目标函数,求图像熵值最小时的误差相位,此时目标函数可构造为:上式中, 为估计出的误差相位,由上式可知,MEA只能估计高阶误差相位,而不能估计常数误差相位和线性误差相位;4d)对相位误差进行迭代,更新子孔径的相位误差:求解步骤4c中的图像熵定义,得到误差相位表达式:其中, l表示迭代次数,k-1表示本次迭代已经更新后的误差相位,上式中:式中,E y 为整个图像的能量; 为y m,n 的共轭;/> 为第l次误差相位校正后的回波数据。
4.如权利要求1所述的一种基于最小熵自聚焦(Minimum Entropy Autofocus,MEA)和deramp结合的SAL全孔径成像方法,其特征在于,步骤7中实现SAL全孔径成像,得到全孔径图像:对步骤6中相位误差补偿后的数据进行方位向deramp,实现SAL整个数据的方位向脉压,完成SAL全孔径成像;所述的数据进行方位向deramp,具体过程包括有:7a)构建匹配滤波函数:距离向脉压数据在零多普勒时刻t d 的目标回波为:s r (t m )=exp(jπγ m (t m -t d ) 2 )其中,t m 表示方位向慢时间,γ m 为方位向调频率;匹配滤波函数为:7b)进行deramp,得到的信号为目标回波与匹配滤波函数的共轭函数相乘:其中,h * dr (t m )表示h dr (t m )的共轭;上式第一个指数项为常数相位,它与零多普勒时刻t d 的平方成正比;第二个指数项为γ m t d 的复正弦波即单频波;7c)deramp操作实现图像方位向聚焦:二次相位影响图像聚焦,一次相位不影响图像聚焦,deramp操作补偿了回波的二次相位,补偿了方位向聚焦相位,实现了图像的方位向聚焦;至此,实现了SAL整个数据的方位向脉压,完成SAL全孔径成像。