CN106507965B - 一种多维度合成孔径雷达运动误差提取和补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多维度合成孔径雷达运动误差提取和补偿方法，属于雷达技术领域。该方法包括：从运动传感器中提取合成孔径雷达(SAR)的运动参数，并将运动参数投影到其所在维度；对运动参数进行误差精度分析，判断是否满足精度要求？如果是，则进行直接进行运动补偿，如果否，则从SAR原始数据中估计的雷达参数和从运动传感器提取的雷达运动参数进行组合，而后再进行误差精度分析。如果误差精度满足要求，则进行聚焦质量分析，如果满足聚焦质量，则完成补偿，如果否，则从SAR原始数据中估计雷达回波信号的相位误差，并进行相位误差补偿，而后再进行图像聚焦质量分析。本发明能够分配补偿精度，以减小传感器精度对运动补偿的影响。

Description

一种多维度合成孔径雷达运动误差提取和补偿方法

技术领域

本发明属于合成孔径雷达技术领域，具体涉及一种多维度合成孔径雷达运动误差提取和补偿方法。

背景技术

合成孔径雷达(SAR)是一种高分辨率微波成像雷达，可以对地面目标进行高分辨率的探测，并且具有全天候、全天时的优势。自上个世纪五十年代，孔径合成方法出现以来，SAR系统已经大量装载在飞机、卫星等飞行平台上用于对地面目标的探测，在地理资源调查、农作物监测、海洋监测、军事侦察等领域得到了广泛的应用。

为了保证合成孔径雷达的正常工作，前提条件是雷达要安装在运动的平台上。将短的雷达天线安装在直线运动的平台上，如卫星、飞机等，随着平台的运动发射探测信号并记录回波信号，将收集到的回波信号进行相干处理，使其等效于一个长的天线在发射和接收信号，这一方法就是通常所说的孔径合成方法。

通过采用孔径合成方法可以使雷达获得高的方位向分辨率，结合脉冲压缩方法获得高的距离向分辨率，由此构成了合成孔径雷达方法。为了保证合成孔径雷达的两维成像，前提条件是雷达要安装在运动的平台上，理想的成像条件下是运动平台做匀速直线运动。

然而，实际的飞行条件满足不了匀速直线运动的理想成像条件，对于大气飞行器，如飞机、飞艇等，会受到大气湍流的影响，造成飞行器的颠簸、姿态的变化、以及航迹非直线。对于航天飞行器，会受到周期扰动、地球自转、地球表面曲率等因素的影响。因此，合成孔径雷达需要运动补偿系统，补偿飞行器的非理想运动。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种多维度合成孔径雷达运动误差提取和补偿方法，其能够克服传统运动补偿方法的不足，提高运动补偿方法的通用性，并能够分配补偿精度，以减小传感器(测量设备)精度对运动补偿的影响。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种多维度合成孔径雷达运动误差提取和补偿方法，其包括：

步骤S01：选择、配置雷达的运动传感器，从运动传感器测量的数据中提取SAR的一个或者多个维度的运动参数，并将运动参数投影到其所在维度；

步骤S02：对运动参数进行精度分析，判断是否满足精度要求？如果是，则执行步骤S07，如果否，则执行步骤S03；

步骤S03：从目标的SAR回波信号中获取SAR原始数据；

步骤S04：从SAR原始数据中估计SAR的一个或者多个维度的参数；

步骤S05：启动运动参数组合，即将SAR原始数据中提取SAR的一个或者从多个维度的参数和从运动传感器提取的SAR的一个或者多个维度的运动参数进行组合；

步骤S06：组合后对运动参数进行精度分析，判断是否满足精度要求？如果是，则执行步骤S07，如果否，则返回步骤S04；

步骤S07：基于各维度的运动参数的误差分量在相应的维度进行雷达的运动误差补偿；

步骤S08：对运动误差补偿后的雷达图像进行聚焦质量分析；

步骤S09：判断是否满足聚焦质量要求？如果是，则完成补偿，如果否，则执行步骤S10；

步骤S10：从SAR原始数据中提取雷达的一个或者多个维度的相位误差，并进行相位误差补偿，而后返回到步骤S08。

其中，维度是SAR运动参数测量及补偿中的各个信号域，包括：空间域、时间域、频率域、原始数据域和图像域，各个域可以独立、也可以重叠。

在本发明优选的实施例中，从运动传感器中提取或从SAR回波信号、原始数据、图像中估计多个维度的参数包括：

在空间域，提取飞行器的飞行姿态和飞行轨迹的非理想运动特性；

在时间域，提取飞行器的飞行速度的非理想运动特性；

在频率域，估计目标的SAR回波信号的多普勒中心频率；

在原始数据域，估计雷达数据的相位误差；

在图像域，估计雷达图像的聚焦质量。

在本发明优选的实施例中，基于各维度的参数的误差分量在相应的维度进行运动误差补偿包括：

在空间域，利用飞行姿态和飞行轨迹的非理想运动特性的测量结果补偿SAR的空间位置偏差和波束指向；

在时间域，利用飞行速度的非理想运动特性的测量结果，补偿SAR的方位向采样间隔误差；

在频率域，利用多普勒中心频率的测量结果补偿SAR的多普勒中心频率误差；

在原始数据域，利用相位误差的测量结果，补偿SAR的相位误差。

在本发明优选的实施例中，飞行姿态和飞行轨迹的非理想运动特性和飞行速度的非理想运动特性能够通过下列设备的一种或者几种进行测量和提取：惯导、惯性测量单元、陀螺、加速度计、角加速度计和定位测姿设备。

在本发明优选的实施例中，多普勒中心频率通过下列方法之一对雷达数据处理来估计：能量均衡法、匹配相关法、最大似然法和相关函数法。

在本发明优选的实施例中，相位误差采用相位梯度参数估计或者子孔径参数估计。

在本发明优选的实施例中，聚焦质量是通过对雷达图像采用图像对比度最优准则来估计的。

在本发明优选的实施例中，利用飞行姿态和飞行轨迹的非理想运动特性的测量结果通过对SAR原始数据处理采用插值或频标变换方法来补偿空间位置偏差；波束指向通过天线稳定平台来稳定或者通过相控天线来稳定，或者通过前两者的结合来稳定。

在本发明优选的实施例中，利用飞行速度的非理想运动特性的测量结果通过插值的方式来补偿或者通过控制雷达脉冲重复频率的方式来补偿方位向采样间隔误差。

在本发明优选的实施例中，利用多普勒中心频率的测量结果通过频标变换或方位频域移频的方法来补偿多普勒中心频率误差。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供的多维度合成孔径雷达运动误差提取和补偿方法至少具有如下有益效果：

(1)具有多飞行平台运动补偿的通用性；

本发明将运动补偿方法分解到多维度来进行，包括空间域、时间域、频率域、原始数据域、以及图像域。在多维度的每个域进行全部或部分飞行平台运动参数的测量及处理，可以最大可能地真实反映飞行平台的非理想运动误差；在多维度的每个域进行全部或部分运动补偿，依据该域内的运动误差测量结果或联合多域运动误差测量结果，进行分阶段的运动误差补偿。由于上述在多个域的运动误差测量和补偿是可以组合的，因此可以针对不同飞行平台的特性，进行合理组合，来解决不同飞行平台的运动补偿问题。

(2)能够分配补偿精度，减小测量设备精度对运动补偿的影响。

本发明将运动补偿的飞行平台非理想运动的参数测量过程和补偿过程分解到多个维度，可以将运动补偿的精度进行合理的分解，当飞行平台自身的测量精度不能满足要求时，可以选择在其他的维度(域)提高测量精度，这样可以减小测量设备精度对运动补偿的影响。

附图说明

图1为根据本发明实施例多维度合成孔径雷达运动误差提取和补偿方法的流程示意图；

图2为本发明提供SAR多维度运动误差提取方法的示意图；

图3为本发明提供的多维度运动补偿方法示意图；

图4为飞机平台的SAR多维度运动误差提取和补偿方法示意图；

图5为飞艇平台的SAR多维度运动误差提取和补偿方法示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明的保护范围。

图1是本发明提供的多维度合成孔径雷达运动误差提取和补偿方法的流程示意图。如图1所示，本发明提供的多维度合成孔径雷达运动误差提取和补偿方法，其包括：

步骤S01：选择、配置雷达的运动传感器，从运动传感器测量提取合成孔径雷达的一个或者多个维度的运动参数，并将运动参数投影到其所在维度。依据运动补偿实施所针对的合成孔径雷达系统，维度是对信号处理中各个信号域的概括，包括：空间域、时间域、频率域、原始数据域、图像域等，各个域可以独立、也可以重叠。

步骤S02：对运动参数进行精度分析，判断是否满足精度要求？如果是，则执行步骤S07，如果否，则执行步骤S03；

步骤S03：从SAR中获到目标的SAR回波信号以获取SAR原始数据；

步骤S04：从SAR原始数据中估计计算飞雷达的一个或者多个维度的运动参数；

步骤S05：启动运动参数组合，即将SAR原始数据中估计计算的雷达的一个或者多个维度的运动参数和从运动传感器提取的飞行器的一个或者多个维度的运动参数在相应的维度中进行组合；

步骤S06：对组合后的运动参数进行精度分析，判断是否满足精度要求？如果是，则执行步骤S07，如果否，则返回步骤S04；

步骤S07：基于各维度的运动参数的误差分量在相应的维度进行运动误差补偿；

步骤S08：对运动误差补偿后的雷达图像进行聚焦质量分析；

步骤S09：判断是否满足聚焦质量要求？如果是，则完成运补偿，如果否，则执行步骤S10；

步骤S10：从SAR原始数据中估计计算飞行器的一个或者多个维度的相位误差，并进行相位误差补偿，而后返回到步骤S09。

图2为本发明提供SAR多维度运动误差提取方法的示意图，如图2所示，在空间域，通过姿态传感器或姿态传感器组合测量和提取飞行器的飞行姿态的非理想运动特性。姿态传感器包括：惯导、GPS、IMU、陀螺和角加速度计等。对于一般的飞行器条件下，当飞行器配备惯导和GPS时，提取惯输出的飞行器的三轴角度、角速度、角加速度、以及飞行轨迹等参数，提取GPS输出的飞行器的飞行轨迹。一些飞行器或SAR本身配备IMU、陀螺和角加速度计，提取IMU输出的三轴角度、角速度和角加速度等参数，也可以提取陀螺输出的飞行器的三轴角度、角速度和角加速度等参数，提取角加速度计输出的角加速度等参数，将这些参数与理想运动参数对比，计算空间域运动误差，即飞行姿态的非理想运动特性。

在时间域，通过姿态传感器或姿态传感器组合测量测量并提取飞行速度的非理想运动特性。提取惯导或/和GPS或/和IMU输出的三轴速度和加速度，将这些参数与理想运动参数对比，计算时间域运动误差，即飞行速度的非理想运动特性。

在频率域，可以采用杂波锁定技术，从雷达信号中估计、提取多普勒中心信号；或从雷达回波数据中计算估计多普勒中心频率，如采用能量均衡法、匹配相关法、最大似然法、相关函数法等方法，用这些参数与理想运动参数对比，计算频率域误差，即多普勒中心频率误差。下面以匹配相关法，具体说明多普勒中心频率计算估计过程，具体步骤如下：

第一步：在合成孔径雷达原始回波数据上截取一段数据。方位向长度为Na，距离向长度为M：s_m(n)，m＝1：M，n＝1：Na。

第二步：沿方位向加窗。如Na长度的海明窗：

s′_m(n)＝s_m(n)*Window (1)

第三步：求方位向平均功率谱：

第四步：降低S(n)较大值和较小值对估计结果的影响。首先，求S(n)均值，并根据雷达系统成像特征，设定与均值一定的比例关系，确定需要去除的较大值和较小值界限。然后，遍历S(n)，较大值与较小值范围内的频谱减去较小值界限。其余赋值为零，S(n)去除较大值和较小值后为S′(n)。

第五步：求S′(n)与参考函数R(n)的圆周相关。此处参考函数R(n)选用天线功率方向图函数。寻找相关结果实部的最大值的位置N_max，可求得多普勒频率中心：

f_dc＝N_max/Na*PRF (3)

在SAR原始数据域，测量和提取相位误差，将其与理想运动参数对比，计算原始数据误差。采用相位梯度参数估计等方法从原始数据中提取相位误差。具体如下：

(1)对复图像域数据首先进行圆周移位，以特显点为标准将其他的点通过圆周移位移到图像的中心；

(2)正交解调，去除强杂波干扰的强散色点，来得到有用信息的强散色点；

(3)加窗，去掉一些无用的高频噪声，提高信噪比；

(4)相位梯度估计，相位梯度的线性无偏最小方差估计为：

其中，s(n)为距离压缩后的信号，d(n)是s(n)的一阶差分。

对dφ(n)进行累加得到相位误差；

(5)进行门限判决，每个距离单元门沿着方位向的能量峰值与预先设定的门限来进行比较；

(6)迭代运算，将得到的数据与相位项相乘之后在作FFT，得到了新的图像，数据用来做下一次的迭代，直到迭代的值小于设定门限的值。

在图像域，测量聚焦误差，并与理想运动参数对比，计算图像域运动误差。在图像域，采用子孔径参数估计等算法评估聚焦效果，测量聚焦误差。具体如下：

对方位压缩采取两视处理，两个子视图像的中心频率分别是f_ηc1，f_ηc2，它们在方位向的时间差为：

在进行多视叠加之前，会对它进行补偿。但如果成像使用的多普勒调频斜率是K′_a，它不等于真实的多普勒调频斜率K_a那么在补偿之后两幅图像之间仍会有一定的时间差：

在估计K_a时，首先选取一个多普勒调频斜率的尝试值K′_a，这可以是由卫星轨道或/和飞行姿态参数计算出来的值，并用它得到多视处理的两个子视图像I₁(η，R₀)，I₂(η，R₀)。通常选用两端的两个子视，因而它们的中心频率差最大，相应的时间差也最大，这有助于提高估计精度。求出这两个子视的相关函数：

ρ(τ)＝E{I₁(η+τ，R₀)I₂(η，R₀)} (7)

相关函数在一组距离范围内进行平均，得到平均互相关函数。互相关函数峰值出现的时间就是两幅子图像的时间差。确定相关峰值位置，通过插值或曲线拟合寻找相关峰位置。利用迭代方法或用不同的几重复上述过程得到一组(δη，K′_a)，直线拟合后找出δη＝0时对应的K′_a。得到估计值K′_a＝K_a。

图3为本发明提供的多维度运动补偿方法示意图。如图3所示，补偿包括：

在空间域，利用飞行姿态和飞行轨迹的非理想运动特性的测量结果，稳定波束指向。利用参数的高频信息，去除飞行平台抖动对波束稳定的影响，利用参数的低频信息，控制波束跟踪SAR系统所要求的成像区域。可以采用机电系统稳定波束指向，即利用天线稳定平台稳定波束指向，或采用电子稳定波束指向，即采用相控阵天线稳定波束指向。

对于天线稳定平台稳定波束指向，其控制的传递函数如下：

上式中，

θ_drift(s)为飞机惯导偏流角信号；

U_杂波(s)为杂波电压回控信号；

U_手(s)为手动电零位调整信号；

M_i(s)为作用在平台方位轴上的干扰力矩信号；

ε(s)为陀螺漂移信号；

J为转动惯量；

K_t为自整角同步器的放大倍数；

K_n为挠性陀螺力矩器的放大倍数；

K_a为电子网络总的电压放大倍数；

F(s)为回路校正网络的传递函数包括微分校正和积分校正；

T_L为滤波时间常数；

K_m为力矩转换系数；

T_M为电机机电时间常数。

在时间域，利用飞行速度的非理想运动特性的测量结果，控制系统同步脉冲，降低方位向采样间隔误差。以飞机飞行速度为控制参数，控制系统同步脉冲发送的频率，系统同步脉冲与系统时间基准同步后，以下面公式确定的频率生成：

PRF＝K_v·V_a (9)

上式中，PRF为系统同步脉冲频率，K_v为重频地速比，V_a为方位向速度。

在频率域，利用多普勒中心频率的测量结果，补偿多普勒中心频率误差；多普勒中心频率的测量可以是在雷达回波信号中提取中心频率，即通过杂波锁定技术，提取雷达中心频率，然后，利用该信息控制天线稳定平台在的方位向轴，实现对雷达在方位向波束指向的控制；

多普勒中心频率的测量也可以采用在对雷达原始数据进行处理，利用多普勒中心估计的方法，估算雷达原始数据的多普勒中心频率，再利用估算值对数据进行补偿，或直接修改滤波器参数或与成像算法相关的参数。具体如下：

依据成像处理所需的多视数，把方位信号在频域分成K_m段，然后分别处理，以两视处理为例，分为-B_E/2～0和0～B_E/2两段，其中，B_E为方位有效处理带宽。

分别以-f_E/4和f_E/4为中心进行频谱搬移，把这两段频谱分别移至零频位置，频域计算公式如下：

再分别进行低通滤波，完成处理。

在原始数据域，利用相位误差的测量结果，补偿相位误差；可以采用特定散射点估计初相误差方法、分布目标估计初相误差方法、参数估计方法等方法，在原始数据域测量相位误差，如，采用相位梯度参数估计，获得相位误差梯度的稳定估计，得到相位误差估计，形成误差修正矢量，对方位信号进行相位修正，消除相位误差对成像的影响，获得高质量的图像。

在图像域，利用聚焦误差的测量结果，进行聚焦补偿。如利用子孔径成像后进行参数估计，利用二次相位误差函数在两个子孔径图像中具有的不同表现形式，将方位频谱分成独立的子孔径，对每个子孔径分别成像，通过子图像的位置偏差估计出多普勒调频率的误差，通过多次迭代补偿，使图像聚焦得到校正。

下面分别说明一种飞机平台的SAR多维度运动误差提取和补偿方法和一种飞艇平台的SAR多维度运动误差提取和补偿方法，以说明多维度运动误差提取和补偿方法的通用性。

图4是飞机平台的SAR多维度运动误差提取和补偿方法示意图。如图4所示，飞机平台配备有惯导、GPS、陀螺和SAR等测量设备，SAR包括系统控制器、相控阵天线、系统数据采集装置和成像处理信号处理机。

飞机平台的SAR多维度运动的误差提取和补偿方法包括：

步骤S01：配置惯导、GPS和陀螺，在空间域，提取惯导输出的三轴角度、角速度、角加速度以及飞行轨迹等参数；提取和GPS输出的飞行轨迹；提取陀螺输出的测量天线相位中心的三轴角度的高频变化；在时间域，提取惯导或/和GPS或/和IMU输出的三轴速度和加速度；

步骤S02：使上述参数与理相的特性进行比较以进行精度分析，判断是否满足精度要求？如果是，则执行步骤S07，如果否，则执行步骤S03；

步骤S03：从SAR中获到目标的SAR回波信号以获取SAR原始数据；

步骤S04：在原始数据域，从SAR原始数据中估计多普勒中心信号；

步骤S05：启动运动参数组合，即将在SAR原始数据中提取多普勒中心信号和从运动传感器提取的空间域和时间域的运动参数进行组合以控制雷达的相应控制量；

步骤S06：组合后，对雷达的运动参数进行精度分析，判断是否满足精度要求？如果是，则执行步骤S07，如果否，则返回步骤S04；

步骤S07：在空间域，利用飞行姿态和飞行轨迹的非理想运动特性的测量结果，稳定波束指向，即系统控制器通过控制波控机而控制相控阵天线以稳定波束指向；在时间域，利用飞行速度的非理想运动特性的测量结果，控制系统同步脉冲，降低方位向采样间隔误差；在原始数据域，通过成像处理信号处理机对雷达原始数据进行处理，获得相位误差梯度的稳定估计，得到相位误差估计，形成误差修正矢量，对方位信号进行相位修正，消除相位误差对成像的影响，获得高质量的图像；

步骤S08：对运动误差补偿后的雷达图像进行聚焦质量分析；

步骤S09：判断是否满足聚焦质量要求？如果是，则完成运补偿，如果否，则执行步骤S10；

步骤S10：在频率域，通过成像处理信号处理机对雷达原始数据进行处理，实时估算雷达原始数据的多普勒中心频率，补偿原始数据的一次相位误差，而后返回到步骤S08。

图5是飞艇平台的SAR多维度运动误差提取和补偿方法示意图。如图5所示，所述平台包括IMU、差分GPS和SAR等测量设备，SAR包括系统数据采集装置、系统控制器、天线稳定平台、成像处理信号处理机等。

飞艇平台的SAR多维度运动的误差提取和补偿方法包括：

步骤S01：配置IMU、差分GPS，在空间域，提取IMU输出的三轴角度、角速度、角加速度以及飞行轨迹等参数；提取和GPS输出的飞行轨迹；在时间域，提取GPS或/和IMU输出的三轴速度和加速度；

步骤S02：使上述参数与理相的特性进行比较以进行精度分析，判断是否满足精度要求？如果是，则执行步骤S07，如果否，则执行步骤S03；

步骤S03：从SAR中获到目标的SAR回波信号以获取SAR原始数据；

步骤S04：在原始数据域，通过成像处理信号处理机对雷达原始数据进行处理，实时估算雷达原始数据的多普勒中心频率；

步骤S05：启动运动参数组合，即将在SAR原始数据中提取多普勒中心信号和从运动传感器提取的空间域和时间域的运动参数进行组合以控制雷达的相应控制量；

步骤S06：组合后，对雷达的运动参数进行精度分析，判断是否满足精度要求？如果是，则执行步骤S07，如果否，则返回步骤S04；

步骤S07：在空间域，利用飞行姿态和飞行轨迹的非理想运动特性的测量结果，稳定波束指向，即系统控制器通过控制天线稳定平台以稳定波束指向；在时间域，利用飞行速度的非理想运动特性的测量结果，控制系统同步脉冲，降低方位向采样间隔误差；在原始数据域，通过成像处理信号处理机对雷达原始数据进行处理，获得相位误差梯度的稳定估计，得到相位误差估计，形成误差修正矢量，对方位信号进行相位修正，消除相位误差对成像的影响，获得高质量的图像；

步骤S08：对运动误差补偿后的雷达图像进行聚焦质量分析；

步骤S09：判断是否满足聚焦质量要求？如果是，则完成运补偿，如果否，则执行步骤S10；

步骤S10：在频率域，通过成像处理信号处理机对雷达原始数据进行处理，实时估算雷达原始数据的多普勒中心频率，补偿原始数据的一次相位误差，而后返回到步骤S08。

应当注意，为了使本发明的实施方式更容易理解，上面的描述省略了对于本领域的技术人员来说是公知的、并且对于本发明的实施方式的实现可能是必需的更具体的一些技术细节。例如，上面的描述省略了对现有的合成孔径雷达运动补偿系统的一般性描述。应该理解，根据本发明的实施例的多维度运动误差提取和补偿方法除了以上描述的结构之外，还可以具有现有的合成孔径雷达系统的所具有的其他部件或者组件。上述说明仅仅是示意性的而不是限制性的。

以上所述的实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多维度合成孔径雷达运动误差提取和补偿方法，其特征在于，包括：

步骤S01：选择、配置雷达的运动传感器，从运动传感器测量的数据中提取合成孔径雷达的一个或者多个维度的运动参数，并将运动参数投影到其所在维度；

步骤S02：对运动参数进行精度分析，判断是否满足精度要求？如果是，则执行步骤S07，如果否，则执行步骤S03；

步骤S03：从目标的合成孔径雷达回波信号中获取合成孔径雷达原始数据；

步骤S04：从合成孔径雷达原始数据中估计合成孔径雷达的一个或者多个维度的参数；

步骤S05：启动运动参数组合，即将从合成孔径雷达原始数据中估计的合成孔径雷达的一个或者多个维度的参数和从运动传感器提取的合成孔径雷达的一个或者多个维度的运动参数进行组合；

步骤S06：组合后对运动参数进行精度分析，判断是否满足精度要求？如果是，则执行步骤S07，如果否，则返回步骤S04；

步骤S07：基于各维度的运动参数的误差分量在相应的维度进行雷达的运动误差补偿；

步骤S08：对运动误差补偿后的雷达图像进行聚焦质量分析；

步骤S09：判断是否满足聚焦质量要求？如果是，则完成补偿，如果否，则执行步骤S10；

步骤S10：从合成孔径雷达原始数据中提取雷达的一个或者多个维度的相位误差，并进行相位误差补偿，而后返回到步骤S08，

其中，所述维度是合成孔径雷达运动参数测量及补偿中的各个信号域，包括频率域、空间域、时间域、原始数据域和图像域，各个域独立或重叠；

在频率域，估计目标的合成孔径雷达回波信号的多普勒中心频率，具体步骤如下：

第一步：在合成孔径雷达原始回波数据上截取一段数据s_m(n)，其中，方位向长度为Na，距离向长度为M，m＝1：M，n＝1：Na；

第二步：沿方位向加窗Window：

s′_m(n)＝s_m(n)*Window

第三步：求方位向平均功率谱：

$S\left(n\right)=\frac{1}{M}\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}|FFT\[s_m^{\′}\left(n\right)\]{|}^2$

第四步：降低S(n)较大值和较小值对估计结果的影响得到S′(n)；

第五步：求S′(n)与参考函数R(n)的圆周相关，寻找相关结果实部的最大值的位置N_max，得到多普勒中心频率：f_dc＝N_max/Na*PRF，式中，PRF为同步脉冲频率；

在空间域，利用飞行姿态和飞行轨迹的非理想运动特性的测量结果，稳定波束指向，对于天线稳定平台稳定波束指向，其控制的传递函数如下

上式中，

J为转动惯量；

K_t为自整角同步器的放大倍数；

K_n为挠性陀螺力矩器的放大倍数；

K_a为电子网络总的电压放大倍数；

F(s)为回路校正网络的传递函数；

T_L为滤波时间常数；

K_m为力矩转换系数；

T_m为电机机电时间常数。

2.根据权利要求1所述的多维度合成孔径雷达运动误差提取和补偿方法，其中，从运动传感器中提取或从合成孔径雷达回波信号、合成孔径雷达原始数据、雷达图像中估计多个维度的参数，包括：

在时间域，提取飞行器的飞行速度的非理想运动特性；

在原始数据域，估计雷达数据的相位误差；

在图像域，估计雷达图像的聚焦质量。

3.根据权利要求2所述的多维度合成孔径雷达运动误差提取和补偿方法，其中，基于各维度的参数的误差分量在相应的维度进行运动误差补偿包括：

在空间域，利用飞行姿态和飞行轨迹的非理想运动特性的测量结果补偿合成孔径雷达的空间位置偏差和波束指向；

在时间域，利用飞行速度的非理想运动特性的测量结果，补偿合成孔径雷达的方位向采样间隔误差；

在频率域，利用多普勒中心频率的测量结果补偿合成孔径雷达的多普勒中心频率误差；

在原始数据域，利用相位误差的测量结果，补偿合成孔径雷达的相位误差。

4.根据权利要求2所述的多维度合成孔径雷达运动误差提取和补偿方法，其中，飞行姿态和飞行轨迹的非理想运动特性和飞行速度的非理想运动特性能够通过下列设备的一种或者几种进行测量和提取：惯导、惯性测量单元、陀螺、加速度计、角加速度计和定位测姿设备。

5.根据权利要求2所述的多维度合成孔径雷达运动误差提取和补偿方法，其中，相位误差采用相位梯度参数估计或者子孔径参数估计。

6.根据权利要求2所述的多维度合成孔径雷达运动误差提取和补偿方法，其中，聚焦质量是通过对雷达图像采用图像对比度最优准则来估计的。

7.根据权利要求3所述的多维度合成孔径雷达运动误差提取和补偿方法，其中，利用飞行姿态和飞行轨迹的非理想运动特性的测量结果通过对合成孔径雷达原始数据处理采用插值或频标变换方法来补偿空间位置偏差。

8.根据权利要求3所述的多维度合成孔径雷达运动误差提取和补偿方法，其中，利用飞行速度的非理想运动特性的测量结果通过插值的方式来补偿或者通过控制雷达脉冲重复频率的方式来补偿方位向采样间隔误差。

9.根据权利要求3所述的多维度合成孔径雷达运动误差提取和补偿方法，其中，利用多普勒中心频率的测量结果通过频标变换或方位频域移频的方法来补偿多普勒中心频率误差。