CN113900098A - 一种基于多普勒调整的方位空变补偿方法 - Google Patents

一种基于多普勒调整的方位空变补偿方法 Download PDF

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CN113900098A CN202110996906.3A CN202110996906A CN113900098A CN 113900098 A CN113900098 A CN 113900098A CN 202110996906 A CN202110996906 A CN 202110996906A CN 113900098 A CN113900098 A CN 113900098A
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邢孟道
周生威
陈潇翔
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Abstract

本发明提出一种基于多普勒调整的方位空变补偿方法，对波束指向变化对误差方位空变的影响进行补偿，从而解决了方位频谱混叠的问题。并且本发明建立了基于双线性子孔径运动误差影响的相位误差模型，分析了子孔径相位误差的多普勒域特性，通过多普勒变标实现方位空变误差的校正。因此本发明相比于现有技术，具有较高的补偿精度。

Description

一种基于多普勒调整的方位空变补偿方法
技术领域
本发明涉及雷达信号处理技术领域，具体涉及一种基于多普勒调整的方位空变补偿方法。
背景技术
在雷达信号处理技术领域中，徙动矫正、相位误差估计和运动补偿常常使用机载SAR成像算法。针对基本模式下超高分辨SAR成像的徙动校正、相位误差估计和运动误差的距离空变补偿都已有较为成熟的处理算法，然后由于运动误差方位空变会对超高分辨SAR成像造成影响。具体的，在平台和作用距离一定的情况下，运动误差的方位空变量级在斜距表现上可以认为仅和合成转角成正比关系，高分辨SAR成像所需的合成转角较窄，现有的成像算法一般忽略运动误差方位空变的影响，但在超高分辨情况下，随着合成转角的增加，运动误差方位空变的影响较大。
运动误差对成像的影响分为对包络的影响和对相位的影响两个部分。针对方位空变误差的校正方法最早出现在低波段(L波段)的SAR系统中，低波段系统在相同的天线长度下会有更宽的波束宽度，其运动误差方位空变的影响也较其他系统更为严重，但低波段系统的分辨率不高(1m左右分辨率)，包络的方位空变不会对成像造成明显影响，因此现有技术的方位空变校正算法都旨在解决相位的方位空变问题，对于运动误差补偿有所欠缺。
目前，地形与孔径依赖算法(Topography-and Aperture-Dependent,TAD)是一类较为成熟的相位方位空变补偿算法，其典型代表为精确的地形与孔径依赖算法(PreciseTopography-and Aperture-dependent algorithm,PTA)和子孔径地形与孔径依赖算法(Sub-Aperture Topography-and Aperture-dependent algorithm,SATA)。PTA算法是一种图像后处理算法，通过对图像中每个像素点进行单独补偿实现误差校正，是最精确的方位空变补偿算法，但计算效率低。SATA算法在方位匹配滤波前进行误差校正，通过对子孔径误差的建模实现全场景误差的一次性补偿，SATA算法相较于PTA算法更加高效，但在补偿精度上有所损失。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种基于多普勒调整的方位空变补偿方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
本发明提供的一种基于多普勒调整的方位空变补偿方法包括：
步骤1：SAR机载雷达在向目标发射线性调频信号后接收目标回波信号，得到所述目标回波信号的距离时域和方位时域信号；
步骤2：对所述距离时域和方位时域信号依次进行解调、距离向脉冲压缩，得到脉压后的距离时域和方位时域信号；
步骤3：从机载雷达的惯导信息中提取运动误差；
步骤4：使用所述运动误差对脉压后的距离时域和方位时域信号，进行沿距离空变的包络补偿，以校正距离时域和方位时域信号随着距离线性空变的包络偏移，包络补偿后的距离时域和方位时域信号；
步骤5：采用RMA算法，对相位补偿后的距离时域和方位时域信号进行徒步校正，在校正过程中保留距离时域和方位时域信号的方位向信息，获得徙动校正后的距离时域和方位时域信号；
步骤8：将所述全孔径相位误差补偿至包络补偿后的距离时域和方位时域信号中，得到完成运动误差补偿的距离时域和方位时域信号；
步骤9：对完成运动误差补偿的距离时域和方位时域信号进行徙动校正，得到完成徙动校正及运动误差补偿的距离时域和方位时域信号；
步骤：对完成徙动校正及运动误差补偿的距离时域和方位时域信号进行方位向子孔径划分，获得多个子孔径信号；
步骤10：对每个子孔径信号的理想二次相位调制项以及非空变的多普勒偏移项进行补偿，获得得到完成方位非空变误差补偿的距离时域和方位时域信号；
步骤11：对完成方位非空变误差补偿的距离时域和方位时域信号通过线性变标校正空变的多普勒偏移，得到消除多普勒偏移的距离时域和方位频域信号；
步骤12：对该信号进行空变的恒定相位误差项校正，得到消除恒定相位误差的距离时域和方位时域信号；
步骤13：对所述消除恒定相位误差的距离时域和方位时域信号进行理想二次相位调制共轭项的补偿，得到相位恢复的距离时域和方位时域信号；
步骤14：所述相位恢复的距离时域和方位时域信号进行方位向脉冲压缩，得到距离时域和方位频域的聚焦信号，以实现SAR雷达成像图。
本发明提出一种基多普勒调整的方位空变补偿方法，对波束指向变化对误差方位空变的影响进行补偿，从而解决了方位频谱混叠的问题。并且本发明建立了基于双线性子孔径运动误差影响的相位误差模型，分析了子孔径相位误差的多普勒域特性，通过多普勒变标实现方位空变误差的校正。因此本发明相比于现有技术，具有较高的补偿精度。
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种基本模式下的机载SAR几何模型示意图；
图2是本发明实施例提供的一种多普勒域调整的SATA算法的流程示意图；
图3是本发明实施例提供的一种仿真时三轴运动轨迹偏差示意图；
图4是本发明实施例提供的一种仿真的不同方位空变补偿算法的性能对比图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
在介绍本发明之前，首先分析雷达在理想情况下的运行情况。
理想情况下，请参见图1，建立基本模式下的机载SAR几何模型，该机载SAR几何模型的理想运动轨迹为匀速直线飞行。基本模式下的机载SAR几何模型是一种机载平飞的带有运动误差的SAR成像几何模型，该机载SAR几何模型包括：雷达飞行高度为H，飞行速度为v，蓝色直线为理想的雷达运动轨迹，红色曲线为真实的雷达飞行轨迹，绿色平面为波束中心平面。对于某一个方位时刻ta，此时的理想雷达位置和真实雷达位置分别用A和B表示，轨迹偏差用
Figure BDA0003234142350000041
表示，设ta＝0时，雷达处在图中O点的正上方，则在整个数据录取过程中，A和B的坐标分别可以表示为(vta,0,H)和
Figure BDA0003234142350000042
图中p为场景中的任意一个点目标，位于(xp,yp,0)，目标p到A和B的距离分别表示为Rpi(ta)和Rpr(ta)，向量
Figure BDA0003234142350000043
为目标与雷达之间的相对波束指向，向量
Figure BDA0003234142350000044
的单位向量定义为
Figure BDA0003234142350000051
其和波数中心平面的夹角表示为θp(ta)，A′点为和目标p具有相同yp值的波束中心平面和地平面的交点，其移动轨迹表示为(vta,yp,H)。假设在t0时刻，理想轨迹下的雷达波束中心平面正好过目标p点，则p点的坐标可以重新表示为(vt0,yp,0)，设此时的理想斜距Rpi(t0)为r，
Figure BDA0003234142350000052
则夹角θp(ta)可以表示为
Figure BDA0003234142350000053
理想斜距Rpi(ta)可以表示为
Figure BDA0003234142350000054
单位相对波束指向向量
Figure BDA0003234142350000055
可以表示为
Figure BDA0003234142350000056
参考图2，本发明提供的一种基于多普勒调整的方位空变补偿方法包括：
步骤1：SAR机载雷达在向目标发射线性调频信号后接收目标回波信号，得到目标回波信号的距离时域和方位时域信号；
SAR雷达发射线性调频信号，则之后其可以接收目标回波信号，例如向舰船发射线性调频信号，之后便可以接收雷达发出的目标回波信号，接收目标回波信号后便可以得到距离时域和方位时域信号A(tr,ta)，其中，tr表示距离时间，ta表示方位角时间。
步骤2：对距离时域和方位时域信号依次进行解调、距离向脉冲压缩，得到脉压后的距离时域和方位时域信号；
在得到了距离时域和方位时域信号A(tr,ta)之后，则对距离时域和方位时域信号A(tr,ta)进行解调和距离向脉冲压缩，以得到距离时域和方位时域信号A′(tr,ta)，
脉压后的距离时域和方位时域信号表示为：
Figure BDA0003234142350000061
其中，tr表示距离时间，ta表示方位时间，c表示光速，λ表示波长，j表示复数形式中的虚数单位，目标p到A和B的距离分别表示为Rpi(ta)和Rpr(ta)，理想雷达位置和真实雷达位置分别用A和B表示，p为场景中的任意一个点目标，位于(xp,yp,0)，目标回波信号的距离时域和方位时域信号为A(tr,ta)。
步骤3：从机载雷达的惯导信息中提取运动误差；
具体地，将脉压后的距离时域和方位时域信号A′(tr,ta)与用惯导信息提取出的运动误差W1(tr,ta)进行点乘后，得到距离时域和方位时域信号B(tr,ta)，其中，惯导信息提取出的运动误差W1(tr,ta)表示为：
W1(tr,ta)＝exp(j4πfc(Rpi-Rpr)/c) (5)
其中，fc表示雷达发射信号的载频。
步骤4：使用运动误差对脉压后的距离时域和方位时域信号，进行沿距离空变的包络补偿，以校正距离时域和方位时域信号随着距离线性空变的包络偏移，包络补偿后的距离时域和方位时域信号；
本发明将运动误差与脉压后的距离时域和方位时域信号进行点乘，以校正距离时域和方位时域信号随着距离线性空变的包络偏移，获得包络补偿后的距离时域信号和方位时域信号。对包络补偿后的距离时域和方位时域信号B(tr,ta)采用RMA算法进行徙动校正，同时保留方位向信息，得到徙动校正后的距离时域和方位时域信号C(tr,ta)。
步骤5：采用RMA算法，对相位补偿后的距离时域和方位时域信号进行徒步校正，在校正过程中保留距离时域和方位时域信号的方位向信息，获得徙动校正后的距离时域和方位时域信号；
步骤6：对徙动校正后的距离时域和方位时域信号在距离向和方位向上进行块划分，并沿方位向估计每块的第一子孔径相位误差，将位于同一距离向的第一子孔径相位误差进行拼接，获得距离向的多块拼接相位误差；
步骤7：对每块拼接相位误差进行拟合，得到距离控变的全孔径相位误差；
步骤8：将全孔径相位误差补偿至包络补偿后的距离时域和方位时域信号中，得到完成运动误差补偿的距离时域和方位时域信号；
步骤9：对完成运动误差补偿的距离时域和方位时域信号进行徙动校正，得到完成徙动校正及运动误差补偿的距离时域和方位时域信号；
对徙动校正后的距离时域和方位时域信号C(tr,ta)进行距离向和方位向两维分块，沿方位向估计子孔径相位误差，拼接并沿距离向拟合差后得到距离空变的全孔径相位误差，将此距离空变的全孔径相位误差误差补偿到包络的距离时域和方位时域信号B(tr,ta)中，得到完成运动误差补偿的距离时域和方位时域信号D(tr,ta),再对完成运动误差补偿的距离时域和方位时域信号D(tr,ta)进行徙动校正，得到完成徙动校正及运动误差补偿的距离时域和方位时域信号D′(tr,ta)。
具体地，此时距离时域和方位时域信号D′(tr,ta)可以用如下公式表示
Figure BDA0003234142350000071
其中Hpre(ta)表示非空变补偿引起的相位变化，其形式如下所示
Figure BDA0003234142350000081
为了分析方位空变误差的形式，需要对公式(6)进行化简。我们把真实的斜距历程用理想斜距历程、误差投影和投影近似误差三个部分表示，即把真实斜距历程Rpr(ta)重新写为如下形式
Figure BDA0003234142350000082
其中
Figure BDA0003234142350000083
为误差投影部分，resp(ta)为投影近似误差。采用同样的原理，把公式(7)重新写成如下形式
Figure BDA0003234142350000084
其中
Figure BDA0003234142350000085
为向量
Figure BDA0003234142350000086
的单位向量，
Figure BDA0003234142350000087
表示投向波束平面的误差投影部分，resc(ta)为投影近似误差，
Figure BDA0003234142350000088
表示为如下形式
Figure BDA0003234142350000089
把公式(8)和(9)带入公式(6)中重新整理可得到
Figure BDA00032341423500000810
其中
Figure BDA00032341423500000811
为误差投影部分，resp(ta)为斜距的历程投影近似误差，
Figure BDA00032341423500000812
为向量
Figure BDA00032341423500000813
的单位向量，
Figure BDA00032341423500000814
表示投向波束平面的误差投影部分，resc(ta)为投向波束平面的投影近似误差，
Figure BDA00032341423500000815
理想斜距Rpi(t0)为r，
Figure BDA00032341423500000816
雷达飞行高度为H，飞行速度为v，
Figure BDA00032341423500000817
表示雷达理想轨迹与真实轨迹的轨迹偏差，AA′表示A′与A的连线，A′点为和目标p具有相同yp值的波束中心平面和地平面的交点。
步骤10：对完成徙动校正及运动误差补偿的距离时域和方位时域信号进行方位向子孔径划分，获得多个子孔径信号；
步骤11：对每个子孔径信号的理想二次相位调制项以及非空变的多普勒偏移项进行补偿，获得得到完成方位非空变误差补偿的距离时域和方位时域信号；
步骤11包括：
步骤111：计算每个子孔径信号的理想的二次相位调制项的补偿函数以及非空变的多普勒偏移补偿函数；
步骤112：对每个子孔径信号的理想二次相位调制项使用二次相位调制项的补偿函数进行补偿，以及对非空变的多普勒偏移项，使用多普勒偏移补偿函数进行补偿，获得得到完成方位非空变误差补偿的距离时域和方位时域信号。
具体地，对于任意一个子孔径，假设其子孔径中心时刻为tc，子孔径内的时间变量用u表示，且在子孔径的中心时刻u＝0。为了分析方位空变误差的多普勒域表现形式，我们把子孔径内的运动误差
Figure BDA0003234142350000091
和单位相对波束指向向量
Figure BDA0003234142350000092
均做一阶泰勒近似，即
Figure BDA0003234142350000093
Figure BDA0003234142350000094
并对理想斜距历程Rpi(tc+u)做二阶泰勒展开近似。通过近似后，目标p的方位空变误差可以化简为如下形式
Figure BDA0003234142350000095
其中res2(u)表示运动误差的二阶及高阶近似误差。理想斜距历程表示为
Figure BDA0003234142350000101
其中res3(u)表示理想斜距的高阶近似误差。把公式(12)和(13)带入公式(11)中并化简，可得s0(tc+u)的相位如下所示
Figure BDA0003234142350000102
其中，s0(tc+u)表示子孔径的回波信号。子孔径中心时刻为tc，子孔径内的时间变量为u，子孔径内的运动误差为
Figure BDA0003234142350000103
单位相对波束指向向量为
Figure BDA0003234142350000104
res2(u)表示运动误差的二阶及高阶近似误差，理想斜距历程为Rpi(tc+u)，res3(u)表示理想斜距的高阶近似误差，
Figure BDA0003234142350000105
为运动误差的恒定分量，
Figure BDA0003234142350000106
为运动误差的线性分量，res1(tc+u)为子孔径内方位空变误差进行投影近似后的剩余误差，第一项表示信号的恒定相位，其与目标相关，由理想的恒定相位和误差恒定相位两部分组成，第二项表示信号的多普勒聚焦位置，不同的目标在多普勒域将会聚焦在不同的多普勒频点上，第三项表示理想的二次相位调整项，其与目标无关，最后一项表示非空变的多普勒偏移。
步骤12：对完成方位非空变误差补偿的距离时域和方位时域信号通过线性变标校正空变的多普勒偏移，得到消除多普勒偏移的距离时域和方位频域信号；
步骤12包括：
步骤121：将对完成方位非空变误差补偿的距离时域和方位时域信号进行方位向傅里叶变换；
步骤122：对傅里叶变换后的距离时域和方位时域信号通过变标消除线性空变的多普勒偏移，得到消除多普勒偏移的距离时域和方位频域信号。
公式(14)的第一项表示信号的恒定相位，其与目标相关，由理想的恒定相位和误差恒定相位两部分组成。第二项表示信号的多普勒聚焦位置，不同的目标在多普勒域将会聚焦在不同的多普勒频点上，是本发明的分析重点。第三项表示理想的方位二次调制相位，其与目标无关，即二次相位调整项，在分析不同目标的多普勒聚焦位置前需要对其进行补偿。最后一项表示推导过程中的近似误差，即非空变的多普勒偏移，在下面本发明得推导过程中先对其进行忽略，然后通过仿真对这部分近似误差进行分析。回过头来分析第二项可以发现信号的多普勒聚焦位置fpr可以用如下公式表示
fpr＝fpi+Δfp1+Δfp21+Δfp22 (15)
公式中fpi、Δfp1、Δfp21和Δfp22分别如下所示
Figure BDA0003234142350000111
其中，fpi表示理想的多普勒聚焦位置，Δfp1表示由相对波束指向变化导致的空变多普勒偏移，Δfp21表示由运动误差变化导致的空变多普勒偏移，Δfp22表示由运动误差变化导致的恒定多普勒偏移。通过上面的分析可以很明显的看出，方位空变误差会导致目标多普勒聚焦位置的非空变偏移和空变偏移，同时还会引入额外的空变的误差恒定相位。
方位空变误差校正的目的在于恢复出理想情况下的频谱形式，因此针对方位空变误差的校正分可以分为非空变多普勒偏移校正、空变多普勒偏移校正和空变恒定相位误差校正三部分。理想二次相位调制项的补偿函数H1可以用如下公式表示
Figure BDA0003234142350000121
其中，u为子孔径内的慢时间变量，以子孔径中心时刻为参考设为0。
非空变的多普勒偏移Δf的补偿函数H2可以用如下公式表示
H2＝exp(-j2πΔfu) (18)
通过非空变特性补偿后的子孔径信号E(tr,ta)表示为如下形式
Figure BDA0003234142350000122
其中，其中，u为子孔径内的慢时间变量，以子孔径中心时刻为参考设为0，
Figure BDA0003234142350000123
表示空变的恒定相位误差，斜矩夹角为θp(tc)，α是变标系数，fpi为理想的多普勒聚焦位置，具体形式如下所示
Figure BDA0003234142350000124
步骤13：对该信号进行空变的恒定相位误差项校正，得到消除恒定相位误差的距离时域和方位时域信号；
具体地，通过变标消除线性空变的多普勒偏移，利用傅里叶变换的性质，该校正过程可以表示为如下形式
S(f)＝∫s1(u)exp(-j2παsclfu)du (21)
其中αscl是变标系数，αscl＝1+α，变标后的多普勒域信号如下所示
Figure BDA0003234142350000125
对消除多普勒偏移的距离时域和方位频域信号F(tr,fa)，其目标已聚焦在理想的频点上，对该信号进行空变的恒定相位误差项(公式14的第一项)校正，再进行方位向逆傅里叶变换，得到消除恒定相位误差的距离时域和方位时域信号G(tr,ta)。
具体地，空变的恒定相位误差项的补偿函数H3可用如下公式表示
Figure BDA0003234142350000131
其中
Figure BDA0003234142350000132
如下所示
Figure BDA0003234142350000133
将公式(12)和公式(16)代入公式(15)中，H3可重新表示为
Figure BDA0003234142350000134
将H3补偿到F(tr,fa)中，再进行方位向逆傅里叶变换，便得到消除恒定相位误差的距离时域和方位时域信号G(tr,ta)
G(tr,ta)＝IFFT[F(tr,fa)*H3] (26)
H3表示空变的多普勒偏移项的补偿函数，f表示频率变量，Eex表示方位向单位向量，Eey表示距离向单位向量，Eez表示高度向单位向量。
步骤14：对消除恒定相位误差的距离时域和方位时域信号进行理想二次相位调制共轭项的补偿，得到相位恢复的距离时域和方位时域信号；
步骤15：相位恢复的距离时域和方位时域信号进行方位向脉冲压缩，得到距离时域和方位频域的聚焦信号，以实现SAR雷达成像图。
对消除恒定相位误差的距离时域和方位时域信号G(tr,ta)进行理想二次相位调制共轭项的补偿，得到相位恢复的距离时域和方位时域信号H(tr,ta)，再对相位恢复的距离时域和方位时域信号H(tr,ta)进行方位向脉冲压缩，得到距离时域和方位频域的聚焦信号H′(tr,ta)，即最终的SAR雷达成像图。
具体地，理想二次相位调制共轭项可表示为
Figure BDA0003234142350000141
补偿后的信号如下形式
Figure BDA0003234142350000142
最后，对H(tr,ta)做方位向脉冲压缩即可得到H′(tr,ta)，即两维聚焦的雷达成像图。
下面通过仿真实验验证本发明方位空变补偿方法的效果。
1、仿真条件
本节采用W波段0.05m分辨率的仿真数据验证所提方法的有效性。仿真参数如表1所示，总脉冲数20992点，约14s，全孔径对应的方位幅宽约为312m，场景中设置三个点目标，其坐标位置分别位于全孔径的中心与两总脉冲数。
表1SAR仿真参数
载频 96GHz 中心斜距 10km
两维分辨率 0.05m 飞行速度 50m/s
脉冲频率 1500Hz 子孔径脉冲数 64
总脉冲数 20992 目标1位置 (0,10km,0)
目标2位置 (-160m,10km,0) 目标3位置 (160m,10km,0)
2、仿真内容和结果分析
仿真1：
图4为不做补偿、SATA、SFT-SATA、PTA和所提算法的方位空变补偿结果对比图。其中图4中，子图(a)、(c)、(e)为三个不同点目标的PTA算法、所提算法和未做方位空变补偿的结果对比图。从图中可以看出，未做方位空变补偿的目标严重散焦，而PTA算法和所提算法都有效补偿了方位空变误差，且两者的补偿精度相似。相较于PTA算法，所提算法具有更高的计算效率，仿真时PTA算法花费了70.12s，而所提算法仅仅只需要1.68s。图4中子图(b)、(d)、(f)为三个不同点目标的SATA算法、SFT-SATA算法和所提算法的处理结果对比图。从图中可以看出，SATA算法和SFT-SATA算法均具有幅瓣抬升和不对称的现象，而所提算法的聚焦效果良好，说明了所提算法对于高波段超高分辨SAR方位空变误差补偿的有效性。因此，本实施例所提出的方法的聚焦性能接近理想值。
本发明针对现有算法无法有效解决高波段超高分辨SAR系统相位方位空变的问题，提出了一种基于子孔径多普勒调整的补偿方法，并通过W波段的超高分辨仿真验证了所提算法的有效性。所提算法的创新性在于对子孔径误差的精确建模，首次考虑了波束指向变化对误差方位空变的影响，建立了基于双线性子孔径运动误差影响的相位误差模型，分析了子孔径相位误差的多普勒域特性，通过多普勒变标实现方位空变误差的校正。最后，通过仿真SAR数据验证了所提算法的有效性。通过必要的调整，该方法可以应用于安装在机载平台上的聚束SAR上应用。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于多普勒调整的方位空变补偿方法，其特征在于，包括：
步骤1：SAR机载雷达在向目标发射线性调频信号后接收目标回波信号，得到所述目标回波信号的距离时域和方位时域信号；
步骤2：对所述距离时域和方位时域信号依次进行解调、距离向脉冲压缩，得到脉压后的距离时域和方位时域信号；
步骤3：从机载雷达的惯导信息中提取运动误差；
步骤4：使用所述运动误差对脉压后的距离时域和方位时域信号，进行沿距离空变的包络补偿，以校正距离时域和方位时域信号随着距离线性空变的包络偏移，包络补偿后的距离时域和方位时域信号；
步骤5：采用RMA算法，对相位补偿后的距离时域和方位时域信号进行徒步校正，在校正过程中保留距离时域和方位时域信号的方位向信息，获得徙动校正后的距离时域和方位时域信号；
步骤6：对徙动校正后的距离时域和方位时域信号在距离向和方位向上进行块划分，并沿方位向估计每块的第一子孔径相位误差，将位于同一距离向的第一子孔径相位误差进行拼接，获得距离向的多块拼接相位误差；
步骤7：对每块拼接相位误差进行拟合，得到距离控变的全孔径相位误差；
步骤8：将所述全孔径相位误差补偿至包络补偿后的距离时域和方位时域信号中，得到完成运动误差补偿的距离时域和方位时域信号；
步骤9：对完成运动误差补偿的距离时域和方位时域信号进行徙动校正，得到完成徙动校正及运动误差补偿的距离时域和方位时域信号；
步骤10：对完成徙动校正及运动误差补偿的距离时域和方位时域信号进行方位向子孔径划分，获得多个子孔径信号；
步骤11：对每个子孔径信号的理想二次相位调制项以及非空变的多普勒偏移项进行补偿，获得得到完成方位非空变误差补偿的距离时域和方位时域信号；
步骤12：对完成方位非空变误差补偿的距离时域和方位时域信号通过线性变标校正空变的多普勒偏移，得到消除多普勒偏移的距离时域和方位频域信号；
步骤13：对该信号进行空变的恒定相位误差项校正，得到消除恒定相位误差的距离时域和方位时域信号；
步骤14：对所述消除恒定相位误差的距离时域和方位时域信号进行理想二次相位调制共轭项的补偿，得到相位恢复的距离时域和方位时域信号；
步骤15：所述相位恢复的距离时域和方位时域信号进行方位向脉冲压缩，得到距离时域和方位频域的聚焦信号，以实现SAR雷达成像图。
2.根据权利要求1所述的基于多普勒调整的方位空变补偿方法，其特征在于，所述步骤4包括：
将所述运动误差与脉压后的距离时域和方位时域信号进行点乘，以校正距离时域和方位时域信号随着距离线性空变的包络偏移，获得包络补偿后的距离时域信号和方位时域信号。
3.根据权利要求1所述的基于多普勒调整的方位空变补偿方法，其特征在于，所述步骤11包括：
步骤111：计算每个子孔径信号的理想的二次相位调制项的补偿函数以及非空变的多普勒偏移补偿函数；
步骤112：对每个子孔径信号的理想二次相位调制项使用二次相位调制项的补偿函数进行补偿，以及对非空变的多普勒偏移项，使用多普勒偏移补偿函数进行补偿，获得得到完成方位非空变误差补偿的距离时域和方位时域信号。
4.根据权利要求3所述的基于多普勒调整的方位空变补偿方法，其特征在于，所述步骤12包括：
步骤121：将所述对完成方位非空变误差补偿的距离时域和方位时域信号进行方位向傅里叶变换；
步骤122：对傅里叶变换后的距离时域和方位时域信号通过变标消除线性空变的多普勒偏移，得到消除多普勒偏移的距离时域和方位频域信号。
5.根据权利要求1所述的基于多普勒调整的方位空变补偿方法，其特征在于，所述脉压后的距离时域和方位时域信号表示为：
Figure FDA0003234142340000031
其中，tr表示距离时间，ta表示方位时间，c表示光速，λ表示波长，j表示复数形式中的虚数单位，目标p到A和B的距离分别表示为Rpi(ta)和Rpr(ta)，理想雷达位置和真实雷达位置分别用A和B表示，p为场景中的任意一个点目标，位于(xp,yp,0)，目标回波信号的距离时域和方位时域信号为A(tr,ta)。
6.根据权利要求5所述的基于多普勒调整的方位空变补偿方法，其特征在于，惯导信息提取出的运动误差表示为：
W1(tr,ta)＝exp(j4πfc(Rpi-Rpr)/c)
其中，fc表示雷达发射信号的载频。
7.根据权利要求6所述的基于多普勒调整的方位空变补偿方法，其特征在于，所述完成运动误差补偿的距离时域和方位时域信号表示为：
Figure FDA0003234142340000041
8.根据权利要求7所述的基于多普勒调整的方位空变补偿方法，其特征在于，子孔径的回波信号的相位表示为：
Figure FDA0003234142340000042
其中，s0(tc+u)表示子孔径的回波信号，子孔径中心时刻为tc，子孔径内的时间变量为u，子孔径内的运动误差为
Figure FDA0003234142340000043
单位相对波束指向向量为
Figure FDA0003234142340000044
res2(u)表示运动误差的二阶及高阶近似误差，理想斜距历程为Rpi(tc+u)，res3(u)表示理想斜距的高阶近似误差，
Figure FDA0003234142340000045
为运动误差的恒定分量，
Figure FDA0003234142340000046
为运动误差的线性分量，res1(tc+u)为子孔径内方位空变误差进行投影近似后的剩余误差，第一项表示信号的恒定相位，其与目标相关，由理想的恒定相位和误差恒定相位两部分组成，第二项表示信号的多普勒聚焦位置，不同的目标在多普勒域将会聚焦在不同的多普勒频点上，第三项表示理想的二次相位调整项，其与目标无关，最后一项表示非空变的多普勒偏移。
9.根据权利要求8所述的基于多普勒调整的方位空变补偿方法，其特征在于，所述通过非空变特性补偿后的子孔径信号表示为：
Figure FDA0003234142340000047
其中，u为子孔径内的慢时间变量，以子孔径中心时刻为参考设为0，
Figure FDA0003234142340000051
表示空变的恒定相位误差，α是变标系数，fpi为理想的多普勒聚焦位置，斜矩夹角为θp(tc)。
10.根据权利要求9所述的基于多普勒调整的方位空变补偿方法，其特征在于，所述消除恒定相位误差的距离时域和方位时域信号表示为：
G(tr,ta)＝IFFT[F(tr,fa)*H3]
Figure FDA0003234142340000052
H3表示空变的多普勒偏移项的补偿函数，f表示频率变量，Eex表示方位向单位向量，Eey表示距离向单位向量，Eez表示高度向单位向量。
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