CN104316924A - 机载超高分辨率sar反投影图像的自聚焦运动补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了机载超高分辨率SAR反投影图像的自聚焦运动补偿方法，超高分辨率条件下，雷达平台运动传感器不能完全补偿航迹偏移等引入的相位误差，并进而影响图像聚焦质量。此时，利用反投影类算法重建图像中目标散焦会沿着不同的倾斜方向存在，并且目标距离徙动不能严格现在一个距离分辨单元内，传统的自聚焦处理失效。针对此问题，本发明提出修正成像栅格的子带宽自聚焦运动补偿处理；在修正后数据采集斜平面重建图像，完全去除了目标散焦方向的空变特性；然后，对反投影处理数据进行子带宽分解，相位梯度自聚焦及拼接得到重聚焦图像。与现有算法相比，本发明考虑到高阶运动相位误差，并实现了反投影类算法重建图像中相位误差的有效补偿。

Description

机载超高分辨率SAR反投影图像的自聚焦运动补偿方法

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，特别是机载超高分辨率SAR反投影图像的自聚焦运动补偿方法。

背景技术

反投影(Back projection，BP)算法是一种经典的合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)时间域成像方法。BP处理中，SAR回波数据经过空变反投影和方位向匹配滤波得到图像，运算量非常大。实际应用时，通常采取快速反投影方法代替BP来实现SAR数据高效率的聚焦成像。本发明将BP以及各类快速反投影方法统称为反投影类算法。反投影类算法精度较高，在任意已知航迹条件下均能实现SAR数据的良好聚焦，在大斜视、非线性孔径、双(多)基地以及新体制SAR配置下得到了广泛地应用。

然而，实际数据采集时，雷达平台航迹扰动往往不可避免。运动传感器数据精度受限于硬件性能，通常不能完全补偿平台航迹偏移引入的运动相位误差，导致重建图像出现散焦和几何失真现象。采用反投影类算法重建图像时，运动误差引入的目标散焦会沿着不同的倾斜方向存在，残留距离徙动(Range Cell Migration,RCM)不能严格限制在一个分辨单元内，自聚焦运动补偿较为困难。现有技术中，C.V.Jakowatz等分析了BP图像的性质，修正成像网格，并得出小场景范围内可以直接应用相位梯度自聚焦(phase gradient autofocus,PGA)进行运动补偿的结论。快速分解反投影(fast backprojection,FFBP)算法的子孔径自聚焦处理在每个迭代阶段对子图像分别进行多普勒调频斜率估计以及相位补偿。然而，现有的自聚焦方法没有考虑到高频运动相位误差；基于最大化图像清晰度准则上提出的BP图像自聚焦处理，运算量大并且异常复杂；此外，基于几何空间的分解自聚焦处理则需要依赖于高精度的运动测量系统。现有方法中，考虑采用类极坐标格式栅格进行投影成像，仅能在一定条件下消除场景中心部分区域的目标散焦空变特性；此外，基于FFBP的子孔径自聚焦没有考虑高阶相位误差，并且大斜视条件下应用困难。因此现有技术中在机载超高分辨率条件下，反投影类重建图像的自聚焦运动补偿上仍存在缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，而提供机载超高分辨率SAR反投影图像的自聚焦运动补偿方法，本发明采用空变非均匀间隔栅格重建图像，然后进行子带宽分解后PGA处理，可以实现SAR图像中的相位误差函数的高精度补偿；此外利用二维互相关运算提取峰值位置，计算相位补偿函数并拼接可以得到重聚焦图像。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的机载超高分辨率SAR反投影图像的自聚焦运动补偿方法，包括以下步骤：

步骤一、修正成像栅格进行反投影处理，重建反投影图像，去除反投影图像中目标散焦方向的空变特性；

步骤二、将步骤一中的反投影处理后的数据经距离向带宽分解后采用相位梯度自聚焦进行自聚焦运动补偿处理，得到粗分辨率子图像；

步骤三、将步骤二中的粗分辨率子图像进行二维相关运算并提取峰值位置，计算相位偏差并换算为相位补偿函数，粗分辨率子图像乘以各自的相位补偿函数后再拼接得到全分辨率重聚焦图像。

作为本发明的机载超高分辨率SAR反投影图像的自聚焦运动补偿方法的进一步优化的方案，所述步骤三之后还包括步骤四，具体如下：采用图像插值校正在步骤一中修正成像栅格时在反投影图像中引入的空变几何失真。

作为本发明的机载超高分辨率SAR反投影图像的自聚焦运动补偿方法的进一步优化的方案，所述步骤一中的去除反投影图像中目标散焦方向的空变特性是将投影平面设置为数据采集斜平面，修正后的栅格坐标为

其中，R_I0是成像位置(x_I,y_I)对应的航路捷径距离，d_oc是场景中心到孔径中心的瞬时距离，θ为斜视角度。

作为本发明的机载超高分辨率SAR反投影图像的自聚焦运动补偿方法的进一步优化的方案，所述步骤三中二维相关运算的表达式为

$R(i,x_I,R_{I0})=I_{f_i}(x_I,R_{I0})\⊗I_{f_0}(-x_I,-R_{I0});$

其中，表示卷积运算，为沿方位向和距离向翻折后的数据，是第0幅粗分辨率子图像数据，表示第i幅粗分辨率子图像数据，i为大于或等于0的整数。

作为本发明的机载超高分辨率SAR反投影图像的自聚焦运动补偿方法的进一步优化的方案，所述步骤三中相位补偿函数为

H(i,K_α)＝exp(jπK_αR_mαx)；

其中，R_mαx为相关运算后数据R(i,x_I,R_I0)的峰值位置，K_α为方位向空间频率，j为虚数。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

(1)本发明首次引入沿斜距平面设置的空变非均匀间隔栅格，去除了SAR数据反投影重建图像中目标散焦方向的空变特性；

(2)本发明首次引入反投影处理后数据的子带宽分解PGA处理，降低分辨率后利用PGA运动补偿，然后拼接实现波束照射范围内全场景图像的有效运动补偿；

(3)本发明方法采用空变非均匀间隔栅格重建图像，然后进行子带宽分解后PGA处理，可以实现SAR图像中的相位误差函数的高精度补偿。此外，利用二维互相关运算提取峰值位置，计算相位补偿函数并拼接可以得到重聚焦图像。因此，本发明方法使聚焦点目标聚焦得到了有效改善，场景聚焦范围也得到了显著扩展。

附图说明

图1a是聚束SAR数据采集空间几何关系图。

图1b是反投影成像模型图。

图2a是BP重建图像时对应栅格。

图2b是修正后成像栅格。

图2c是BP重建图像。

图2d是修正栅格后重建图像。

图3a是无运动误差时超高分辨率SAR反投影重建图像。

图3b是运动误差存在时重建图像。

图4是本发明中修正栅格子带宽自聚焦流程图。

图5a是运动误差存在时BP重建图像的正侧视仿真结果图。

图5b是运动误差存在时修正成像栅格重建图像的正侧视仿真结果图。

图5c是BP图像直接进行PGA处理的正侧视仿真结果图。

图5d是修正投影栅格重建图像直接PGA处理的正侧视仿真结果图。

图5e是BP图像子带宽PGA处理的正侧视仿真结果图。

图5f是修正栅格重建图像子带宽PGA处理的正侧视仿真结果图。

图6a是运动误差存在时BP重建图像的斜视仿真结果图。

图6b是运动误差存在时修正成像栅格重建图像的斜视仿真结果图。

图6c是BP图像直接进行PGA处理的斜视仿真结果图。

图6d是修正投影栅格重建图像直接PGA处理的斜视仿真结果图。

图6e是BP图像子带宽PGA处理的斜视仿真结果图。

图6f是修正栅格重建图像子带宽PGA处理的斜视仿真结果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

图1a是聚束SAR数据采集空间几何关系图，其中，场景中心为坐标系原点，雷达平台沿着X轴以速度v_t和恒定高度h飞行，反投影栅格沿着地平面设置，R_P(t)表示坐标为(x_p,y_p)的点目标到雷达航迹的瞬时距离，x_p和y_p分别为该目标沿X轴和Y轴的坐标(鉴于雷达平台沿着X轴飞行，x_p也可以称为方位向坐标)。图1b是反投影成像模型图。

雷达发射调频斜率为k，载频是f_c的线性调频信号，基于波动方程和Born近似可以得到SAR回波为：

s_r(τ,t)≈F[T](τ,t)

＝∫exp[-j4πR_p(t)/λ]·exp{-j2πf_r[τ-2R_p(t)/c₀]}·A_TR(t,f_r)·T(x_p,y_p)df_rdx_pdy_p

                                         (1)

其中，c₀为光速，λ是载波波长，τ表示距离向时间，t是以t_c为中心的方位向时间，t_c为方位向的中间时间，∫·df_rdx_pdy_p表示对距离向频率f_r和目标坐标x_p和y_p的多重积分，T(x_p,y_p)是坐标为(x_p,y_p)的点目标的雷达反射系数，A_TR为复数幅度函数，包含发射机和接收机的天线方向图、发射信号波形、几何延展因子等参数，s_r(τ,t)为SAR回波。对各向同性的发射机和接收机，A_TR可以表示为

$A_{\mathrm{TR}}(x_p,y_p,t,f_r)=\frac{f_r^2\·P\left(f_r\right)\·w_a(t-t_c)}{4\mathrm{\π}{P}_p^2\left(t\right)},$

P(f_r)＝∫p(τ)·exp(-j2πf_rτ)dτ，

p(τ)＝w_r(τ)·exp(jπkτ²)；

其中，w_r(τ)是发射信号p(τ)的包络，w_a(t-t_c)则为复合天线方向图所决定的方位向包络。

显而易见，公式(1)与传统信号模型不同。传统的SAR信号模型通常表示为一个确定点目标的回波。从公式(1)可以看出，SAR回波信号是被照射场景雷达反射系数的傅里叶积分，这对后续推导非常有利。

BP处理时，将下面公式(2)中F视为傅里叶积分算子，对SAR回波应用逆傅里叶积分算子，可以得到重建图像为

$\begin{array}{c}{\tilde{T}}_{\mathrm{BP}}(x_I,y_I)=\∫Q_{\mathrm{TR}}(t,x_I,y_I)\·\exp [j4\mathrm{\π}{R}_I\left(t\right)/\mathrm{\λ}]\·\\ \{\∫\exp [-j4\mathrm{\π}\frac{f_r}{c_0}{R}_I\left(t\right)]\·\exp (j2\mathrm{\π}{f}_r\mathrm{\τ}+\mathrm{j\π}\frac{f_r^2}{k})\·\frac{\left|f_r^2\right|}{c_0^2}\·s_r(\mathrm{\τ},t)\·\mathrm{d\τ}{\mathrm{df}}_r\}\mathrm{dt}\\ =\∫Q_{\mathrm{TR}}(t,x_I,y_I)\·\exp [j4\mathrm{\π}{R}_I\left(t\right)/\mathrm{\λ}]\·s_{\mathrm{RC}}(\mathrm{\τ},t){|}_{\mathrm{\τ}=2\frac{R_I\left(t\right)}{c_0}}\mathrm{dt}\end{array};---\left(2\right)$

其中，公式(2)为BP类算法重建图像公式，表示坐标为(x_I,y_I)处目标雷达反射系数的估计值，Q_TR(t,x_I,y_I)是幅度加权因子，对图像质量没有影响，R_I(t)是成像位置(x_I,y_I)处到雷达平台航迹的瞬时距离，s_RC(τ,t)为距离向脉冲压缩后相位历史数据。

从公式(2)可以看出，BP算法对SAR距离向脉冲压缩数据进行反投影和方位向匹配滤波得到图像。反投影的本质是得到脉冲压缩相位历史数据s_RC(τ,t)在成像栅格对应的距离徙动(range cell migration,RCM)位置2R_I(t)c₀处的数值，然后进行相位补偿和累加操作。现有快速方法依靠反投影处理的迭代分解来提高运算效率，成像本质与BPA一致，重建图像同样可以用式(2)表达，这里不再加以区分。

由于反投影类算法通常在地平面重建图像，运动误差导致的散焦将会沿着不同的倾斜方向存在，残留RCM不能被限制在一个距离分辨单元内。传统的自聚焦处理直接应用时提取相位误差严重失真，导致算法性能下降。现有几类快速算法均是对反投影处理进行迭代分解成像，本质与原始BP一致，重建图像可以用同一公式表达。鉴于快速反投影处理中可能引入额外的迭代相位误差，本发明方法基于原始BP的图像闭合表达式进行分析，并进而设计自聚焦运动补偿方案，具体按照以下各步骤：

步骤一、修正成像栅格重建反投影图像

为设计BPA图像的自聚焦运动补偿方法，首先对数据运动相位误差和散焦特性进行分析。BPA重建图像可以视为接收回波和投影位置处参考回波的卷积运算。运动误差存在条件下，反投影图像为

$I_f(x_I,R_{I0})=S_p(\mathrm{\τ}-\frac{{2R}_e\left(t\right)}{c},t)\⊗\exp [-j\frac{4\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}{R}_e\left(t\right)]\⊗S_I^{*}(\mathrm{\τ},-t){|}_{t=t_{c,}\mathrm{\τ}=0};---\left(3\right)$

其中，R_e(t)为航迹偏移等导致的距离徙动误差，表示对τ和t的二维卷积运算，^*为取共轭，f_r和f_α分别为距离向和方位向频率，s_p(τ,t)和s_I(τ,t)分别是坐标为(x_p,R_p0)和(x_I,R_I0)处目标回波。

PGA处理中，首先对图像进行移位、加窗和方位向FFT变换，然后在距离多普勒(rangeDoppler,RD)域进行相位误差估计和补偿。为应用PGA，需要对反投影图像方位向FFT后表达式进行分析，即对(3)中变量x_I做傅里叶变换，有

$\begin{array}{c}I(K_{\mathrm{\α}},R_{I0})=\sin c\left[\frac{2}{c}(R_{I0}-R_{p0})\frac{{2v}_t}{\mathrm{\λ}\sqrt{4/{\mathrm{\λ}}^2-K_a^2}}\right]\·w_{\mathrm{\α}}[\frac{x_I}{v_t}+\frac{R_{p0}{K}_{\mathrm{\α}}}{\sqrt{4/{\mathrm{\λ}}^2-K_{\mathrm{\α}}^2}}]\\ \·\exp \left[\mathrm{j\φ}(K_{\mathrm{\α}},R_{I0})\right]\end{array};---\left(4\right)$

其中，

R_p0和R_I0分别为目标位置(x_p,y_p)和成像位置(x_I,y_I)对应的航路捷径距离，这里假设被照射场景为平坦地面，v_t为机载平台速度，K_α为方位向空间频率，表示杂波相位，ψ(R_I0)为初始相位，是待估计相位误差。当距离门R_I0处有目标存在时，ψ_v(K_α,R_I0)为零；没有目标存在时，该相位被近似为杂波相位，对自聚焦处理影响可以忽略不计。变换后信号I(K_α,R_I0)可以认为存在于RD域。由公式(4)可以看出，BPA处理后数据运动相位误差与PGA信号相位模型类似，并因此推断PGA应该能够应用于BPA图像。

然而，基于地平面均匀栅格反投影得到的图像中，运动误差引起的散焦通常沿不同的倾斜角度存在，残余RCM也不能严格限制在一个距离单元内。此时，反投影图像变换到RD域后，直接应用PGA提取的相位误差(phase error function,PEF)曲线有偏差，运动补偿效果下降。针对反投影重建图像，C.V.Jakowatz等对运动相位误差进行分析，并推断一定条件下，将投影栅格(x_I,y_I)修正为极坐标系坐标后可以直接应用PGA进行运动补偿。此外，A.F.Yegulalp等也对极坐标系下反投影重建图像进行了讨论，认为极坐标投影可以部分补偿目标RCM。上述从反投影网格角度入手，但是都没有能够将残留RCM严格限制在一个距离分辨单元内。

由反投影公式(2)可以发现，BPA成像的本质是用投影网格点的RCM来逼近被照射目标徙动轨迹，成像二维频谱支撑区域与斜视角度相关，重建目标响应方位向旁瓣因而垂直于斜视距离方向，沿着孔径中心等距离线切线方向存在。图像中不同位置处目标对应的孔径中心斜视距离倾斜角度各不相同，沿着方位向旁瓣存在的运动误差散焦也因而沿着不同的视角存在。理论上，设置雷达视线平面上的与徙动轨迹相关的反投影网格可以消除图像中散焦方向的空变，使得图像中RCM仅在方位向存在，并进而可以应用PGA进行自聚焦处理。

综上所述，反投影数据相位误差符合PGA自聚焦条件，残留RCM特性修正后可以进行自聚焦处理。修正成像栅格进行反投影处理，重建反投影图像，去除反投影图像中目标散焦方向的空变特性。为此，将投影平面设置为数据采集斜平面，修正栅格坐标为

$(x_I,\sqrt{R_{I0}^2-{(x_I-d_{\mathrm{oc}}\·\sin \mathrm{\θ})}^2});$

其中，R_I0是成像位置(x_I,y_I)对应的航路捷径距离，d_oc是场景中心到孔径中心的瞬时距离，θ为斜视角度。修正投影网格后，图像中目标散焦均沿着方位向存在，其中，图2a是BP重建图像时对应栅格。图2b是修正后成像栅格。图2是为BP重建图像。图2d是修正栅格后重建图像。修正投影栅格后，目标散焦方向的空变特性被去除，中低分辨率配置下可以直接应用PGA进行自聚焦。此外，由于快速反投影处理与BPA成像本质一致，本发明所述修正反投影网格平面后PGA自聚焦的方法也可以直接应用于各类快速算法重建图像中。实际数据处理时，可以直接利用修正后网格进行反投影成像，不会增加额外的计算量。

步骤二、子带宽分解PGA

将步骤一中的反投影处理后数据经距离向带宽分解后采用PGA进行自聚焦运动补偿处理，得到粗分辨率子图像。

机载超高分辨率条件下(优于0.1m)，图像中目标响应方位向旁瓣会分叉在不同的方向，运动误差导致的散焦也随之分散在不同的距离门，图3a是无运动误差时超高分辨率SAR反投影重建图像。图3b是运动误差存在时重建图像。由此可以发现，超高分辨率条件下BP图像中运动误差导致的散焦将在距离向扩展，RCM不能严格限制在一个距离分辨单元内。此时，即使修正投影栅格，PGA的应用会受到一定的限制，需要降分辨率并拼接实现图像的运动补偿。针对高分辨率SAR图像的自聚焦，参考文献曾经提出子孔径自聚焦方案。但是，如果在数据采集阶段就应用子孔径分解，不同子孔径会采用不同的修正投影栅格，导致子图像拼接困难。此外，在大斜视配置下，子孔径分解后重建子图像中目标RCM仍然不能严格限制在一个距离分辨单元内，导致自聚焦运动补偿效果下降。综合考虑，本发明选择对修正栅格后反投影重建图像数据进行距离向带宽分解，然后IFFT得到多个粗分辨率子图像。分辨率降低后，修正投影网格反投影图像中目标散焦将仅沿着方位向存在，并且RCM不会超出一个距离分辨率单元，可以直接应用PGA进行自聚焦，得到做个重聚焦的粗分辨子图像

步骤三、子图像拼接

将步骤二中的粗分辨率子图像进行二维相关运算并提取峰值位置，计算相位偏差并换算为相位补偿函数，粗分辨率子图像乘以各自的相位补偿函数后再拼接得到全分辨率重聚焦图像。

由于PGA处理时对各子图像补偿的相位误差函数中存在线性相位偏差，将导致子图像之间存在方位向的位置偏移。对粗分辨率子图像进行二维相关运算并提取峰值位置，可以计算相位偏差，并换算为相位补偿函数。二维相关运算表达式为

$R(i,x_I,R_{I0})=I_{f_i}(x_I,R_{I0})\⊗I_{f_0}(-x_I,{-R}_{I0});$

其中，表示卷积运算，为沿方位向和距离向翻折后的数据，是第0幅粗分辨率子图像数据，表示第i幅粗分辨率子图像数据，i为大于或等于0的整数。提取R(i,x_I,R_I0)峰值位置R_mαx后，可以得到各粗分辨率子图像相位补偿函数为

H(i,K_α)＝exp(jπK_αR_mαx)；

其中，K_α为方位向空间频率，j为虚数。各粗分辨率子图像乘以各自的相位补偿函数后再拼接可以得到全分辨率重聚焦图像。

步骤四、几何失真校正

对步骤三中的拼接图像进行插值运算实现几何失真校正。步骤一中利用修正栅格进行反投影成像，虽然完全去除了图像中目标散焦方向的空变特性，同时也引入额外的空变几何失真。本发明选择在子图像拼接后采用插值校正在步骤一中修正成像栅格引入的空变几何失真。几何失真校正的运算量与图像大小成正比。假定SAR图像大小为N×N，N为大于0的整数；利用插值校正几何失真的运算量Ο(αN²)(其中，α取决于插值核长度)。由于大部分SAR成像算法聚焦图像都存在一定程度上的几何失真，上述运算量的增加在工程实现中可以接受。

综上所述，本发明的高分辨率SAR反投影图像自聚焦方法中利用修正栅格重建成像，然后对图像数据进行子带宽分解、PGA处理、线性相位补偿并拼接实现高精度的运动相位误差补偿。最后，对拼接后图像进行插值校正步骤一种修正栅格引入的几何失真。如图4是本发明中修正栅格子带宽自聚焦流程图，具体按照以下各步骤：

步骤一、修正成像栅格进行反投影处理，重建反投影图像，去除反投影图像中目标散焦方向的空变特性；

步骤二、将步骤一中的反投影处理后的数据经距离向带宽分解后采用相位梯度自聚焦进行自聚焦运动补偿处理，得到粗分辨率子图像；

步骤三、将步骤二中的粗分辨率子图像进行二维相关运算并提取峰值位置，计算相位偏差并换算为相位补偿函数，粗分辨率子图像乘以各自的相位补偿函数后再拼接得到全分辨率重聚焦图像。

步骤四、将步骤三中的拼接后图像进行插值运算实现几何失真校正，得到地球直角坐标系下图像。

为验证本发明方法的性能，从理论上对聚焦点目标相位进行分析。

仿真沿着地面设置的5×5矩形点阵，方位向和距离向上任意两个相邻点之间的间隔分别为100m和50m。仿真点阵回波数据，表1为仿真参数表。在回波数据中加入二次运动相位误差，并分别沿着地平面和数据采集平面进行反投影成像，对反投影图像利用PGA以及本发明子带宽PGA分别进行自聚焦运动补偿，如图5a是运动误差存在时BP重建图像的正侧视仿真结果图。图5b是运动误差存在时修正成像栅格重建图像的正侧视仿真结果图。图5c是BP图像直接进行PGA处理的正侧视仿真结果图。图5d是修正投影栅格重建图像直接PGA处理的正侧视仿真结果图。图5e是BP图像子带宽PGA处理的正侧视仿真结果图。图5f是修正栅格重建图像子带宽PGA处理的正侧视仿真结果图。

图6a是运动误差存在时BP重建图像的斜视仿真结果图。图6b是运动误差存在时修正成像栅格重建图像的斜视仿真结果图。图6c是BP图像直接进行PGA处理的斜视仿真结果图。图6d是修正投影栅格重建图像直接PGA处理的斜视仿真结果图。图6e是BP图像子带宽PGA处理的斜视仿真结果图。图6f是修正栅格重建图像子带宽PGA处理的斜视仿真结果图。由此可以看出，反投影重建图像直接进行PGA处理后运动补偿效果不理想，在斜视情况下直接PGA处理基本没有运动补偿效果。本发明所示修正栅格后子带宽PGA处理在正侧视和斜视情况下均能得到较好的聚焦效果。

距离向带宽	1.8GHz
		采样频率	2.88GHz
载频	9.7GHz
		PRF	4000Hz
距离分辨率	0.08m
		斜视角度	0°/5.2°

表1

Claims (5)

1.机载超高分辨率SAR反投影图像的自聚焦运动补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、修正成像栅格进行反投影处理，重建反投影图像，去除反投影图像中目标散焦方向的空变特性；

步骤二、将步骤一中的反投影处理后的数据经距离向带宽分解后采用相位梯度自聚焦进行自聚焦运动补偿处理，得到粗分辨率子图像；

步骤三、将步骤二中的粗分辨率子图像进行二维相关运算并提取峰值位置，计算相位偏差并换算为相位补偿函数，粗分辨率子图像乘以各自的相位补偿函数后再拼接得到全分辨率重聚焦图像。

2.根据权利要求1所述的机载超高分辨率SAR反投影图像的自聚焦运动补偿方法，其特征在于，所述步骤三之后还包括步骤四，具体如下：采用图像插值校正在步骤一中修正成像栅格时在反投影图像中引入的空变几何失真。

3.根据权利要求1所述的机载超高分辨率SAR反投影图像的自聚焦运动补偿方法，其特征在于，所述步骤一中的去除反投影图像中目标散焦方向的空变特性是将投影平面设置为数据采集斜平面，修正后的栅格坐标为

其中，R_I0是成像位置(x_I,y_I)对应的航路捷径距离，d_oc是场景中心到孔径中心的瞬时距离，θ为斜视角度。

4.根据权利要求3所述的机载超高分辨率SAR反投影图像的自聚焦运动补偿方法，其特征在于，所述步骤三中二维相关运算的表达式为

$R(i,x_I,R_{I0})=I_{f_i}(x_I,R_{I0})\⊗I_{f_0}(-x_I,-R_{I0});$

其中，表示卷积运算，为沿方位向和距离向翻折后的数据，是第0幅粗分辨率子图像数据，表示第i幅粗分辨率子图像数据，i为大于或等于0的整数。

5.根据权利要求3所述的机载超高分辨率SAR反投影图像的自聚焦运动补偿方法，其特征在于，所述步骤三中相位补偿函数为

H(i,K_α)＝exp(jπK_αR_mαx)；

其中，R_mαx为相关运算后数据R(i,x_I,R_I0)的峰值位置，K_α为方位向空间频率，j为虚数。