阅读说明：本技术 基于BiSAR回波的相关运动误差补偿方法、系统及应用 (BiSAR echo-based correlation motion error compensation method, system and application ) 是由 周松 王庆庆 包敏 杨磊 于 2020-02-28 设计创作，主要内容包括：本发明属于雷达成像技术领域,公开了一种基于BiSAR回波的相关运动误差补偿方法、系统及应用,通过BiSAR信号建模和波数矢量分解,得到极坐标下图像频谱解析表示,找到运动误差引起的相位误差和非系统性距离单元徙动之间的相关性；采用联合估计和补偿的方法对相位误差进行粗估计。对回波信号进行FFBP成像处理,得到误差补偿前的极坐标下的SAR图像；将该图像变换至距离压缩-方位频域并对其进行相位误差粗估计,得到粗略的相位误差；利用粗估计得到的相位误差补偿NsRCM,再进行相位误差精估计和精补偿,最终改善图像聚焦质量。本发明大大降低了对高精度惯导测量系统的依赖,并且具有较高的处理效率和工程实用性。(The invention belongs to the technical field of radar imaging, and discloses a method, a system and an application for compensating a relevant motion error based on BiSAR echo.A BiSAR signal modeling and wave number vector decomposition are adopted to obtain an image frequency spectrum analysis representation under a polar coordinate, and the correlation between a phase error caused by the motion error and a non-systematic range unit migration is found; and performing coarse estimation on the phase error by adopting a joint estimation and compensation method. FFBP imaging processing is carried out on the echo signals to obtain SAR images under polar coordinates before error compensation; transforming the image to a distance compression-azimuth frequency domain and carrying out coarse phase error estimation on the image to obtain a coarse phase error; and compensating the NsRCM by using the phase error obtained by the rough estimation, and then performing fine estimation and fine compensation on the phase error to finally improve the image focusing quality. The invention greatly reduces the dependence on a high-precision inertial navigation measurement system and has higher processing efficiency and engineering practicability.)

基于BiSAR回波的相关运动误差补偿方法、系统及应用

技术领域

本发明属于雷达成像技术领域，尤其涉及一种在快速分解后向投影(Fastfactorized back projection，FFBP)处理框架下基于回波的BiSAR相关运动误差补偿方法、系统及应用。

背景技术

合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)具有全天候、全天时和远距离作用的特点，在导弹制导、对地观测、灾害监控和环境保护等军用和民用领域有着广泛的应用，而双基SAR(bistatic SAR,BiSAR)的配置更为灵活，能够获得更为丰富的目标散射信息，此外由于其接收站隐蔽的特性还能够大大提高其在战场的生存能力，因此，BiSAR应用一直受到非常广泛的关注，对BiSAR的研究也一直近年来的热点。

然而，与传统单基站SAR成像相比，BiSAR的几何构型和信号特性更为复杂，并且BiSAR信号本身也不再满足方位不变的假设，这给传统频域成像算法的应用引入难点，而采用时域成像算法处理具有非常重要的优势。在实际的机载应用条件下，由于平台载机平台的运动误差对成像的影响。尤其针对一些小型的BiSAR系统，由于受到载重和成本的限制，系统本身难以配置高精度的惯导测量设备，需要采用自聚焦的方法从回波数据中估计和补偿运动误差，达到改善图像聚焦质量的目的。

然而，现有的自聚焦误差补偿方法大多针对频域成像算法的处理框架设计，这类自聚焦方法难以直接结合时域快速成像算法的处理框架。虽然基于最优化和搜索的自聚焦误差补偿方法可以在时域快速成像的框架下进行，但是其搜索处理本身运算量较大，难以满足实时成像的效率要求。因此，针对时域快速成像的处理框架，设计高效的自聚焦误差补偿方法仍然是BiSAR成像的难题。尤其在运动误差比较剧烈的情况，还需要考虑由运动误差引起的非系统距离单元徙动(nonsystematic range cell migration,NsRCM)问题。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)机载BiSAR中，由于气流、载机平台的不稳定等因素将引入未知运动误差，该误差严重影响BiSAR成像的聚焦质量。

(2)针对运动误差问题，可以配备高精度的惯导设备测量运动误差并进行误差补偿，然而高精度的惯导设备价格高、体积大、甚至受进口限制，因此现有BiSAR系统难以配备高精度的惯导设备，难以采用测量的方法进行误差补偿。

(3)与传统的频域成像算法相比，时域快速成像算法处理BiSAR具有更多的优势，然后现有的自聚焦误差算法通常是结合频域成像处理，难以在时域快速成像处理中应用。

解决上述技术问题的难度：如何在时域快速成像算法的处理框架下设计高效的自聚焦误差补偿方法，同时精确补偿由运动误差引起的方位相位误差(azimuthal phaseerror，APE)和NsRCM，改善合成孔径雷达(synthetic aperture radar，SAR)图像聚焦质量。

解决上述技术问题的意义：

1.本发明给出了一种高精度高效率的误差补偿方法，解决机载BiSAR中的运动误差问题，保证了BiSAR图像的聚焦质量。

2.本发明采用基于回波数据估计的方法，直接从BiSAR回波数据高效估计误差并进行高精度补偿，从而不再依赖于高精度惯导设备对误差进行测量，因此降低了系统对高精度惯导设备的依赖，大大降低了BiSAR系统的成本和复杂度。

3.本发明给出了在时域快速成像的处理构架下如何设计自聚焦误差补偿，拓展了现有自聚焦方法在时域快速成像中的应用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于BiSAR回波的相关运动误差补偿方法、系统及应用，具体涉及一种在FFBP处理框架下基于BiSAR回波数据的APE和NsRCM联合运动误差补偿方法。

本发明是这样实现的，一种基于快速分解后向投影成像算法框架下的任意构型双基SAR联合自聚焦误差补偿方法包括：

步骤一，建立信号模型，将原始回波信号进行FFBP成像处理，得到误差补偿前的极坐标下的SAR图像，再对SAR图像进行方位向快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)，得到距离压缩域-方位频域下的SAR图像信号，同时，基于波数矢量分解得到极坐标下图像频谱的解析表示；

步骤二，利用上述频谱解析表示找到APE和NsRCM的相关性，先用加权相位梯度自聚焦(weighted phase gradient autofocusing，WPGA)初步估计得到粗略的APE，同时补偿APE和NsRCM；

步骤三，补偿NsRCM后，再进行APE精估计和精补偿，然后将补偿后的距离压缩域-方位频域下的图像信号进行方位逆FFT(inverse FFT，IFFT)，得到极坐标下的SAR图像，再把SAR图像投影至笛卡尔坐标系下，获得聚焦良好的SAR图像。

进一步，步骤一进一步包括：

(1)雷达发射站和接收站分别安装在不同的飞行器上，P_T表示雷达发射站位置，P_R表示雷达接收站位置；对场景中任一目标点P₀的回波信号表示为：

式中，表示雷达P_T到P₀的距离矢量，表示发射信号对应的波数矢量；表示雷达P_R到P₀的距离矢量，表示发射信号对应的波数矢量；按照BP算法，投影到直角坐标网格得到的图像表示为：

式中，α表示散射系数，表示雷达P_T到任意网格P的距离矢量，表示雷达P_R到任意网格P的距离矢量，K表示发射信号波数矢量的模值，t表示方位向时间；在真实情况下，由于存在运动误差，发射站接收站的平台偏离预定的航迹，真实的航迹为C1’和C2’；在此条件下，投影得到的直角坐标网格得到的图像表示为：

式中，Δ表示运动误差，且有：

(2)令(a,θ_⊥)表示椭圆极坐标系下的网格坐标，其中，a表示椭圆长轴距，θ_⊥表示角度，同时，引入K_r和K_r⊥波数矢量，其中，K_r和K_r⊥互相垂直，K_r⊥沿椭圆切线方向；将所有的信号波数矢量和距离矢量按照K_r和K_r⊥的方向进行分解，同时利用驻相点原理分析，得到图像在极坐标系下的图像解析表示：

式中：

K_a对应a的频域变量，K_r⊥对应θ_⊥的频域变量，得到图像在极坐标下的解析表示：

基于频谱解析表示，分析APE和NsRCM的相关性，将极坐标图像i(a，θ_⊥)进行方位FFT，变换到距离压缩-方位频域I(a,K_Υ⊥)。

进一步，其特征在于，步骤二进一步包括：

(1)根据图像在极坐标下的解析表示形式，获得APE和NsRCM的相互关系；在图像在极坐标下的解析表示式中，第一个指数项为相位误差项，并根据该误差项给出相位误差表示式：

式中的误差表示为θ_t的函数：

其中，

(2)对在K_a＝K_a0处做一阶泰勒级数展开，得到：

式中的第二项为NsRCM分量，该分量包括：

为初步估计得到的相位误差，然后NsRCM分量中的两个部分用表示，为：

和

(3)采用WPGA方法估计，粗略得到的相位误差根据构造NsRCM补偿函数：

和

进一步，步骤三进一步包括：

(1)补偿NsRCM和粗略的后，再采用WPGA对信号做相位误差精估计和精补偿；

(2)将图像信号进行方位IFFT处理，得到在极坐标下的图像i(a,θ_⊥)；

(3)将该图像i(a,θ_⊥)投影到直角坐标系下得到i(x,y)，得到聚焦质量良好的SAR图像。

本发明的另一目的在于提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施所述基于快速分解后向投影成像算法框架下的任意构型双基SAR联合自聚焦误差补偿方法。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行所述基于快速分解后向投影成像算法框架下的任意构型双基SAR联合自聚焦误差补偿方法。

本发明的另一目的在于提供一种基于BiSAR回波的相关运动误差补偿方法的BiSAR系统包括：

信号模型模块，用于将原始回波信号投影至极坐标网格；

图像信号获取模块，用于在信号模型模块将原始回波信号投影至极坐标网格后，进行方位向FFT，得到距离压缩域-方位频域下的图像信号；

图像频谱解析表示模块，用于图像信号获取模块得到距离压缩域-方位频域下的图像信号后，基于波数矢量分解得到极坐标下图像频谱的解析表示；

APE和NsRCM模块，用于利用图像频谱解析表示模块得到极坐标下图像频谱的解析表示后，获得APE和NsRCM的相关性，先用WPGA初步估计APE，然后同时补偿APE和NsRCM；

极坐标下SAR图像获取模块，用于APE和NsRCM模块补偿NsRCM后，再进行APE精估计和APE的精补偿，将补偿后的距离压缩域-方位频域下的图像信号进行方位IFFT，得到极坐标下的SAR图像；

聚焦SAR图像获取模块，用于件极坐标下SAR图像获取模块得到的极坐标下的SAR图像投影至笛卡尔坐标系下，获得聚焦良好的SAR图像。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述基于快速分解后向投影成像算法框架下的任意构型双基SAR联合自聚焦误差补偿方法的军用雷达仪。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述基于快速分解后向投影成像算法框架下的任意构型双基SAR联合自聚焦误差补偿方法的灾害监控和环境保护民用雷达仪。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述基于快速分解后向投影成像算法框架下的任意构型双基SAR联合自聚焦误差补偿方法。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明提供一种在FFBP处理框架下基于BiSAR回波数据的APE和NsRCM联合运动误差补偿方法，针对机载BiSAR成像中的运动误差问题，公开了一种在FFBP处理框架下基于回波数据的APE和NsRCM联合运动误差补偿方法。先通过BiSAR信号建模和波数矢量分解，得到极坐标下图像频谱解析表示，并基于此找到运动误差引起的相位误差APE和NsRCM之间的相关性；利用该相关性，采用联合估计和补偿的方法：即在距离压缩-方位频域，先对相位误差进行粗估计，然后利用粗估计得到的相位误差补偿NsRCM，最后再进行相位误差经估计，达到改善图像聚焦质量的目的。

相比与现有技术，本发明的优点进一步包括：本发明能够很好地于时域快速成像算法的处理构架相结合，能够适用于几乎任意构型任意轨迹任意信号模式的机载双基站SAR成像，在获得较好的SAR图像聚焦结果的同时，也具备较高的处理效率，利于实时成像系统的开发；此外，由于本发明通过从回波中直接估计运动误差并进行APE和NsRCM的精确补偿，大大降低了机载BiSAR系统对高精度惯导测量系统的依赖，能够很好的降低系统的成本和复杂度，利于工程实现。并且具有较高的处理效率和工程实用性。仿真结果表明，本发明有效地解决了时域快速成像算法处理机载BiSAR数据中的运动误差问题，大大降低了对高精度惯导测量系统的依赖，在保证高质量成像结果的同时，还能够获得较高的成像处理效率，利于系统开发和工程实现。

本发明大大降低了对高精度惯导测量系统的依赖，并且具有较高的处理效率和工程实用性；同时，本发明有效地解决了时域快速成像算法处理机载BiSAR数据中的运动误差问题，还能够获得较高的成像处理效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于快速分解后向投影成像算法框架下的任意构型双基SAR联合自聚焦误差补偿方法流程图。

图2是本发明实施例提供的基于快速分解后向投影成像算法框架下的任意构型双基SAR联合自聚焦误差补偿方法原理图。

图3是本发明实施例提供的信号模型图。

图4是本发明实施例提供的仿真设置的点目标和成像几何图。

图5是本发明实施例提供的发射基站在X-Y平面的运动误差图。图中a为在X方向的运动误差，图b为在Y方向的运动误差。

图6是本发明实施例提供接收基站在X-Y平面的运动误差，图中a为在X方向的运动误差，图b为在Y方向的运动误差。

图7是本发明实施例提供估计得到的APE，并由APE计算得到的两个NsRCM分量。图中(a)为估计得到的APE。图(b)为APE计算得到的两个NsRCM分量。

图8是本发明实施例提供点目标的距离徙动校正。图中a为未进行任何NsRCM校正结果。图b为只校正了NsRCM的H1部分，得到的结果。图c为本发明的方法进行NsRCM校正的结果。

图9是本发明实施例提供未采用误差补偿，得到的中心点和边缘点的聚焦结果，点目标散焦严重。图中a为中心点聚焦结果，图b为边缘点聚焦结果。

图10是本发明实施例提供的进行误差补偿，得到的中心点和边缘点的聚焦结果图，点目标聚焦质量良好，图中a为中心点聚焦结果，图b为边缘点聚焦结果。

图11是本发明实施例提供的基于快速分解后向投影成像算法框架下的任意构型双基SAR联合自聚焦误差补偿系统图。图中：1、信号模型模块；2、图像信号获取模块；3、图像频谱解析表示模块；4、APE和NsRCM模块；5、极坐标下SAR图像获取模块；6、聚焦SAR图像获取模块。

图12是本发明方法与现有的方位非线性变标方法进行对比。图中，虚线表示方位非线性变标结合自聚焦方法得到的边缘点方位响应函数，实线表示本发明得到的边缘点方位响应函数。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

对机载BiSAR成像中存在运动误差问题，本发明提供了一种基于BiSAR回波的相关运动误差补偿方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供一种在FFBP成像处理框架下基于回波数据的APE和NsRCM联合运动误差补偿方法包括以下步骤：

S101，机载双基SAR在FFBP成像框架下的信号建模和误差建模。

S102，基于波数矢量分解得到极坐标下图像频谱的解析表示，找到APE和NsRCM的相关性，利用初步估计的APE同时补偿APE和NsRCM。

S103，补偿NsRCM之后，再进行APE估计和APE的精补偿，获得聚焦良好的SAR图像。

步骤S101中，机载双基SAR在FFBP成像框架下的信号模型图如图3所示。图3中，雷达发射站和接收站分别安装在不同的飞行器上，P_T表示雷达发射站位置，P_R表示雷达接收站位置。在不考虑运动误差的情况下，载机按照理想的航迹C1，C2运动，如图中实曲线所示。对场景中任一目标点P₀的回波信号可以表示为：

上式中，R_T0表示雷达P_T到P₀的距离矢量，K_T表示发射信号对应的波数矢量。R_R0表示雷达P_R到P₀的距离矢量，K_R表示发射信号对应的波数矢量。按照BP算法，投影到直角坐标网格得到的图像可表示为：

在真实情况下，载机由于气流等因素影响，实际飞行航迹为图3中的虚曲线，C1’和C2’，投影得到的直角坐标网格得到的图像可表示为：

上式中，“Δ”表示运动误差，且有：

然后，通过引入波数矢量分解来获得图像在极坐标下的频谱解析表示，并以此分析APE和NsRCM。由于FFBP构架下的成像在极坐标下进行，所以这里的频谱解析推导也在极坐标系下进行。通过引入图3所示的K_r和K_r⊥波数矢量，并且所有的信号波数矢量和距离矢量按照K_r和K_r⊥的方向进行分解，同时利用驻相点原理分析，可以得到图像在极坐标系下的图像解析表示：

上式中：

由上面两个式子，可以得到图像在极坐标下的解析表示：

基于上述频谱解析表示，可以分析APE和NsRCM的相关性，并设计出联合自聚焦误差补偿方法。将极坐标图像i(a，θ_⊥)进行方位FFT，变换到距离压缩-方位频域I(a，K_r⊥)，其频谱表示式如上式所示。

步骤S102中，根据图像在极坐标下的解析表示形式，找到APE和NsRCM的相互关系。根据上式，第一个指数项为相位误差项，并根据该误差项给出相位误差表示式：

上式中的误差表示为θ_t的函数，θ_t如图3所示：

其中，

然后，对在K_a＝K_a0处做一阶泰勒级数展开，得到：

上式中的第二项即为NsRCM分量，该分量可以写成两部分表示：

令：为初步估计得到的相位误差，然后NsRCM分量中的两个部分可以用来表示，为：

和

以上便得到了APE和NsRCM的相关性，基于以上得到的相关性。采用WPGA方法估计，粗略得到的相位误差然后根据构造NsRCM补偿函数：

和

步骤S103中，补偿NsRCM和粗略的之后，再采用WPGA对信号做相位误差精估计和精补偿，然后将图像信号进行方位IFFT处理，得到在极坐标下的图像i(a，θ_⊥)，最后将该图像i(a，θ_⊥)投影到直角坐标系下得到i(x,y)，最终得到聚焦质量良好的SAR图像。

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。

实施例

图2是本发明实施例提供的基于快速分解后向投影成像算法框架下的任意构型双基SAR联合自聚焦误差补偿方法原理。具体包括：

步骤1，建立信号模型，将原始回波信号投影至极坐标网格，再进行方位向FFT，得到距离压缩域-方位频域下的图像信号，同时，基于波数矢量分解得到极坐标下图像频谱的解析表示。

步骤2，利用上述频谱解析表示找到APE和NsRCM的相关性，先用加权相位梯度自聚焦(weightedphasegradientaufocusing，WPGA)初步估计APE，然后同时补偿APE和NsRCM。

步骤3，补偿NsRCM之后，再进行APE精估计和APE的精补偿，然后将补偿后的距离压缩域-方位频域下的图像信号进行方位IFFT，得到极坐标下的SAR图像，再把该图像投影至笛卡尔坐标系下，最后获得聚焦良好的SAR图像。

作为优选实施例，步骤1中，根据图3，雷达发射站和接收站分别安装在不同的飞行器上，P_T表示雷达发射站位置，P_R表示雷达接收站位置；对场景中任一目标点P0的回波信号表示为：

上式中，表示雷达P_T到P₀的距离矢量，表示发射信号对应的波数矢量；表示雷达P_R到P₀的距离矢量，表示发射信号对应的波数矢量；按照BP算法，投影到直角坐标网格得到的图像表示为：

上式中，α表示散射系数，表示雷达P_T到任意网格P的距离矢量。表示雷达P_R到任意网格P的距离矢量，K表示发射信号波数矢量的模值，t表示方位向时间。根据图3，在真实情况下，由于存在运动误差，发射站接收站的平台偏离预定的航迹，真实的航迹为C1’和C2’。在此条件下，投影得到的直角坐标网格得到的图像表示为：

上式中，Δ表示运动误差，且有：

(2)根据图3，令(a,θ_⊥)表示椭圆极坐标系下的网格坐标，其中，a表示椭圆长轴距，θ_⊥表示角度，同时，引入K_r和K_r⊥波数矢量，其中，K_r和K_r⊥互相垂直，K_r⊥沿椭圆切线方向。然后，将所有的信号波数矢量和距离矢量按照K_r和K_r⊥的方向进行分解，同时利用驻相点原理分析，得到图像在极坐标系下的图像解析表示：

上式中：

K_a对应a的频域变量，K_r⊥对应θ_⊥的频域变量，其它变量参考图3。由上面两个式子，得到图像在极坐标下的解析表示：

基于上式频谱解析表示，分析APE和NsRCM的相关性，将极坐标图像i(a，θ_⊥)进行方位FFT，变换到距离压缩-方位频域I(a,K_Υ⊥)，其频谱表示式如上式所示。

作为优选实施例，步骤2中，根据图像在极坐标下的解析表示形式，找到APE和NsRCM的相互关系。根据上式，第一个指数项为相位误差项，并根据该误差项给出相位误差表示式：

上式中的误差表示为θ_t的函数，θ_t如图3所示：

其中，

然后，对在K_a＝K_a0处做一阶泰勒级数展开，得到：

上式中的第二项即为NsRCM分量，该分量可以写成两部分表示：

令：为初步估计得到的相位误差，然后NsRCM分量中的两个部分可以用来表示，为：

和

以上便得到了APE和NsRCM的相关性，基于以上得到的相关性。采用WPGA方法估计，粗略得到的相位误差然后根据构造NsRCM补偿函数：

和

作为优选实施例，步骤3中，补偿NsRCM和粗略的之后，再采用WPGA对信号做相位误差精估计和精补偿，然后将图像信号进行方位IFFT处理，得到在极坐标下的图像i(a,θ_⊥)，最后将该图像i(a,θ_⊥)投影到直角坐标系下得到i(x,y)，最终得到聚焦质量良好的SAR图像。

下面结合仿真实验对本发明作进一步描述。

仿真实验

本发明仿真所采用部分参数如表1。仿真采用的点目标设置和成像几何如图4所示。

表1仿真参数设置

即：波段Ku，带宽200MHz，脉冲重复频率，1000Hz，基线长度2000m，距离RR约600m，距离RT约2088米，在X-Y平面上的速度VT＝(0,80)m/s，加速度aT为(-0.1,0.2)m/s2,在X-Y平面上的速度VT＝(-20,60)m/s，加速度aT为(0.2,-0.3)m/s2。

加入的发射基站和接收基站的运动误差为5和图6所示。采用WPGA估计得到的APE如图7(a)，由估计得到的APE计算得到的两个NsRCM分量(对应H1和H2函数)如图7(b)所示。图8(a)为点目标未进行任何NsRCM校正，NsRCM的影响严重，能量分布到了多个距离单元，影响相位误差估计和高质量聚焦。图8(b)为只补偿了H1部分的NsRCM，可见，NsRCM的影响仍然严重。图8(c)为采用本发明的联合APE和NsRCM补偿方法，NsRCM得到了很好的校正，为后续的高质量SAR图像聚焦提供了保证。

成像处理算法运行在Matlab环境下，windows 1064操作系统，i79700cpu，32GB内存。成像范围100m×100m，(X×Y)，运行时间为6.7分钟，远远快于传统BP方法的107.1分钟。可见本发明方法相对传统BP算法具有较高的处理效率。图9给出了没有进行任何误差补偿条件下，中心点和边缘点的成像结果，由图9可见，点目标散焦严重。图10给出了本发明方法得到的中心点和边缘点的成像结果，由图10可见，本发明能够获得非常好的成像结果，图中主瓣和旁瓣清晰，得到的方位分辨率和距离分辨率分别为：0.32m和0.77m，与理论分辨率0.30m和0.75m非常接近。图12给出了本发明方法和现有的方位非线性变标方法的成像性能对比，图12中，虚线表示方位非线性变标结合自聚焦方法得到的边缘点方位响应函数，实线表示本发明得到的边缘点方位响应函数，由于方位非线性变标操作会扰乱自聚焦误差估计，因此仿真实验中难以获得较好的成像结果，而本发明方法能够获得非常好的成像结果，对比进一步证明了本发明方法的可行性和有效性。

下面结合仿真效果对本发明作进一步描述。

本发明针对机载BiSAR成像中的运动误差问题，公开了一种基于BiSAR回波的相关运动误差补偿方法。先通过BiSAR信号建模和波数矢量分解，得到极坐标下图像频谱解析表示，并基于此找到运动误差引起的APE和NsRCM之间的相关性；利用该相关性，采用联合估计和补偿的方法：即在距离压缩-方位频域，先对相位误差进行粗估计，然后利用粗估计得到的相位误差补偿NsRCM，最后再进行相位误差经估计，达到改善图像聚焦质量的目的。该方法通过从回波数据估计和补偿误差，大大降低了对高精度惯导测量系统的依赖，并且具有较高的处理效率和工程实用性。在仿真测试过程中，验证了本发明所提方法的可行性和有效性。

下面结合基于快速分解后向投影成像算法框架下的任意构型双基SAR联合自聚焦误差补偿系统对本发明作进一步描述。

如图11所示，本发明实施例提供的基于快速分解后向投影成像算法框架下的任意构型双基SAR联合自聚焦误差补偿的BiSAR处理系统包括：

信号模型模块1，用于将原始回波信号投影至极坐标网格。

图像信号获取模块2，用于在信号模型模块将原始回波信号投影至极坐标网格后，进行方位向FFT，得到距离压缩域-方位频域下的图像信号。

图像频谱解析表示模块3，用于图像信号获取模块得到距离压缩域-方位频域下的图像信号后，基于波数矢量分解得到极坐标下图像频谱的解析表示。

APE和NsRCM模块4，用于利用图像频谱解析表示模块得到极坐标下图像频谱的解析表示后，获得APE和NsRCM的相关性，先用WPGA初步估计APE，然后同时补偿APE和NsRCM。

极坐标下SAR图像获取模块5，用于APE和NsRCM模块补偿NsRCM后，再进行APE精估计和APE的精补偿，将补偿后的距离压缩域-方位频域下的图像信号进行方位IFFT，得到极坐标下的SAR图像。

聚焦SAR图像获取模块6，用于件极坐标下SAR图像获取模块得到的极坐标下的SAR图像投影至笛卡尔坐标系下，获得聚焦良好的SAR图像。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。