一种用于互质采样星载SAR的成像处理方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109870687A(43)申请公布日2019.06.11(21)申请号201910193127.2(22)申请日2019.03.14(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人王鹏波赵婉婉胡凯期周新凯陈杰李春升郭亚男潘向炜王建(74)专利代理机构青岛致嘉知识产权代理事务所(普通合伙)37236代理人单虎(51)Int.Cl.G01S13/90(2006.01)G01S7/41(2006.01)权利要求书5页说明书11页附图5页(54)发明名称一种用于互质采样星载SAR的成像处理方法(57)摘要本发明公开了一种用于互质采样星载SAR的成像处理方法，属于信号处理领域。本发明方法在获得成像参数、回波数据及互质采样矩阵之后，首先对方位互质采样SAR回波信号进行距离向脉冲压缩，然后从第一个距离门开始，依据各距离门的多普勒参数计算该距离门回波信号跨越的距离门个数以及构造相应的稀疏字典，并以此为基准截取二维观测信号，最后用改进的二维观测信号稀疏度自适应的稀疏重构算法对二维观测信号进行重构，由此得到场景目标的后向散射信息。本发明补偿了成像参数随距离门变化对稀疏重构造成的影响，可实现全场景精确聚焦，能够实现互质采样工作模式下的成像处理，并且成像精度高、实用性强。CN109870687ACN109870687A权利要求书1/5页1.一种用于互质采样星载SAR的成像处理方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：读入成像参数，包括互质数co1、co2以及回波数据方位向采样点数M、回波数据距离向采样点数Nr；根据回波数据方位向采样点数M和回波数据距离向采样点数Nr读入互质采样星载SAR的回波数据Scos；步骤二：根据互质数co1、co2以及回波数据方位向采样点数M构造互质采样矩阵Φ，并计算原始回波数据的方位向长度Na；步骤三：对回波数据Scos进行距离向脉冲压缩，设距离向脉冲压缩后的回波数据表示为Scos_rc(τ,η)，τ表示距离向时间，η表示方位向时间；针对回波数据Scos_rc(τ,η)，按照距离门次序，从它的第一个距离门开始，依次对每个距离门执行步骤四～步骤六；设距离门编号为k,k∈{1,2,…,Nr}；步骤四：截取二维观测数据；利用雷达的等效斜视距离模型，获取距离门k对应的雷达波束中心照射到点目标的斜距Rk，并得到相应的波束照射范围内的最短斜距与斜距Rk之差跨越的距离门数Δk1、波束照射范围内的最大斜距与斜距Rk之差跨越的距离门数Δk2；判断k＞Δk1及k+Δk2＜Nr是否成立，若是，在Scos_rc(τ,η)上截取第k-Δk1～k+Δk2个距离门作为二维观测数据y；否则，停止对当前距离门k的操作，k自增1，继续对下一个距离门执行步骤四；步骤五：对步骤四截取的二维观测数据y构造稀疏字典；首先，计算距离向脉冲压缩包络pr(τl)；其中τl,l＝1,…,Nr为距离向采样时刻序列；然后，构造二维参考信号sk_rc(τl,ηi)如下：sk_rc(τl,ηi)＝pr[τl-2R(ηi)/c]exp{-j4πf0R(ηi)/c},τl∈[τa,τb]其中，τa＝2min[R(R(ηi)＞0)]/c，τb＝2max[R(ηi)]/c，c为光速，R(R(ηi)＞0)表示R(ηi)中所有非零值，ηi,i＝1,…,Na为方位时间序列，R(ηi)是在距离门k对应的波束照射范围内的斜距；min(·)表示求最小值函数，max(·)表示求最大值函数；f0为雷达工作频率；最后，将二维参考信号sk_rc(τl,ηi)在方位向进行循环移位，舍去由于循环移位导致有效回波位置不连续的原子，得到对应于观测数据y的稀疏字典Ψ；步骤六：利用互质采样矩阵Φ和稀疏字典Ψ对观测数据y进行稀疏重构；在稀疏重构时，首先获得传感矩阵A＝ΦΨ，然后将A中所有二维原子均拉成一维列向量，将二维观测信号y也拉成一个一维列向量，然后对观测数据y进行稀疏重构。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤一中，读入的成像参数还包括：雷达工作频率f0、发射脉冲时宽Tr、发射脉冲调频率Kr、距离采样率fs、脉冲重复频率PRF、方位向波束宽度θbw、参考斜距Rref、雷达波束照射中心时刻ηc、各个距离门k的多普勒中心频率fD_k、各个距离门k的多普勒调频率fR_k。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的步骤二中构造互质采样矩阵，包括：步骤201、计算原始回波数据So的方位向长度Na，如下：rate＝(co1+co2-1)/co1/co22CN109870687A权利要求书2/5页其中，原始回波数据So表示未进行方位互质采样前的回波数据，大小为Na×Nr，rate表示互质采样的降采