1.一种基于相位追踪的SAR运动目标高阶距离徙动校正方法,其特征在于,包括以下步骤:接收SAR回波信号,并对SAR回波信号进行距离压缩;用KT完成RCW校正,并利用平台速度构建补偿因子实现二阶距离弯曲粗矫正;通过距离频域分段的方式,降低带宽,拓宽子带内距离徙动容限,使残余的高阶RCM落于同一距离单元;引入扩展卡尔曼滤波,并构造相位历程的状态空间方程,对目标所在单元的信号相位历程进行追踪;通过追踪得到的相位反演出RCM分量并构建补偿因子,实现全频段高分辨下的高阶参数估计与距离徙动校正。
2.根据权利要求1所述的基于相位追踪的SAR运动目标高阶距离徙动校正方法,其特征在于,所述用KT完成RCW校正,并利用平台速度构建补偿因子实现二阶距离弯曲粗矫正,包括:对距离压缩后的SAR回波信号沿距离向进行FFT,可得到距离频域方位时域回波信号S(f r ,t a ),如下:其中,f r 为t r 对应的频率变量,t r 和t a 分别为距离向快时间和方位向慢时间,W r (f r )为w r (t r )对应的频域窗函数,w r (t r )和w a (t a )分别为距离向和方位向包络;δ s 为脉压后的信号幅度,c为光速,f c 表示载波频率,υ r 是斜距向速度,∈(t a )是非理想因素引起的高阶项, 是二阶距离弯曲,R 0 是最近斜距,式中第一个指数项为f r 和t a 的耦合项,表示距离徙动;第二个指数项与快时间频率f r 无关,表示多普勒徙动项;利用KT校正RCW,KT的表达式如下:(f r +f c )t a =f c η a其中,η a 表示新的慢时间变量;得KT后的信号为:上式中f r 与η a 的耦合已被消除,即一阶RCW得到校正,第三个指数项中仍然存在f r 与 的耦合,产生二阶距离弯曲;第四个指数项中存在f r 与非理想因素误差∈(η a )的高阶耦合,产生高阶RCM;接下来,对二阶距离弯曲进行校正:先利用载机平台速度构建补偿因子,对二阶距离弯曲做粗校正,消除大部分距离弯曲;所构建的补偿因子H 1 (f r ,η a )如下:有:λ为信号波长,V为载机平台速度;最后,对上式沿距离向进行IFFT,得到经过RCM粗校正后的脉冲压缩信号如下:其中,B r 表示发射信号带宽,α=(V-υ a ) 2 /(2R 0 )+a r /2,α′=α-V 2 /2R 0 ,υ a 表示目标方位向速度,a r 表示距离向加速度。
3.根据权利要求2所述的基于相位追踪的SAR运动目标高阶距离徙动校正方法,其特征在于,所述通过距离频域分段的方式,降低带宽,拓宽子带内距离徙动容限,使残余的高阶RCM落于同一距离单元,包括:分段后的回波信号表示为:其中,N r 表示距离频域分段数目,则子带信号的带宽降低N r 倍,对应的距离分辨率降低N r 倍。
4.根据权利要求3所述的基于相位追踪的SAR运动目标高阶距离徙动校正方法,其特征在于,所述引入扩展卡尔曼滤波,并构造相位历程的状态空间方程,对目标所在单元的信号相位历程进行追踪,包括:通过追踪子带信号目标所在距离单元的信号相位历程,进而构建RCM补偿因子;子带内目标所在距离单元的信号为:其中A s 表示信号幅度,则雷达与目标相对运动产生的多普勒相位历程为:相位φ(η a )满足平滑性假设,即相邻脉冲采样点之间的相位差值不出现剧烈波动,其数学表达式为:φ(k+1)-φ(k)≈φ(k)-φ(k-1)其中,k为方位向采样索引,且k=1,2,…,N a ,N a 表示方位向采样点数目,φ(k+1)和φ(k)分别表示第k+1和第k个采样时刻的相位;为了获得相位历程,利用EKF进行相位追踪,建立表示相位变化关系的EKF状态空间方程:首先,相邻的3个相位采样点构成状态向量,则(k-1)和k采样时刻所对应的状态向量 和 分别为:其中(·) T 表示转置;根据状态向量之间的递推关系,得到状态方程如下:其中,B为状态转移矩阵,且B=[0,1,0;0,0,1;0,1,2];构建观测向量如下:其中,s k 表示3个相邻脉冲间观测值的采样,n r (k)和n i (k)分别表示观测噪声的实部和虚部采样;考虑实际中噪声项的影响,用于进行相位追踪的EKF状态空间方程构建为:其中,ω k-1 表示过程噪声向量,描述的是平滑假设的近似误差,对应的过程噪声协方差矩阵记为W k-1 ,n k 表示观测噪声向量,且n k =[n r (k),n i (k)] T ,对应的观测噪声协方差矩阵记为R k , 的表达式为 在追踪相位 的同时,对幅度A s (k)进行追踪,即构建二元状态空间方程:k采样时刻幅度状态向量记为p k ,构建幅度对应的状态方程,并将恒定幅度A s 用p k 替代,获得二元状态空间方程如下:其中,幅度状态向量p k 由相邻3个幅度采样值构成,p k =[A s (k-1),A s (k),A s (k+1)] T ,v k 表示噪声向量,其对应的噪声协方差矩阵记为V k-1 ;另外,观测方程中, ⊙表示Hadamard乘积,且h 1 (p k )=[p k ,p k ] T , h 1 (p k )和 对应的雅克比矩阵分别为H 1k 和H 2k ,通过 分别对p k 和 求偏导获得;通过ADMM算法处理二元状态方程;通过EKF求解二元状态空间方程,得到相位状态向量 的估计值,对所有采样点进行遍历后,得到多普勒相位历程φ(η a )的估计值
5.根据权利要求4所述的基于相位追踪的SAR运动目标高阶距离徙动校正方法,其特征在于,在获得多普勒相位历程φ(η a )的估计值 后,计算雷达平台与目标之间的距离历程估计值 为: 是多普勒相位历程的估计值;构造高阶相位补偿函数H 2 (f r ,t a ),如下:沿距离向做IFFT,获得全频段数据高阶参数估计与距离徙动校正后的结果,如下:至此,完成高阶参数估计与距离徙动校正。