[發明專利]一種基于壓縮傳感的線陣SAR三維成像方法

無效

• 申請號: 201010214430.5
• 申請日: 2010-06-29
• 公開（公告）號: CN102313888A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 張曉玲;韋順軍
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于壓縮傳感的線陣SAR三維成像方法，其特征是它包括以下步驟：

步驟1、初始化線陣合成孔徑雷達系統參數

初始化成像系統參數包括：平臺速度矢量線陣天線發射陣元初始位置矢量線陣天線各接收陣元初始位置矢量其中i為天線各陣元序號，為自然數，i＝1，2，...，N，N為線陣天線各陣元總數，線陣天線長度L，相鄰天線陣元之間的間距d，雷達發射電磁波的波數K₀，雷達發射基帶信號的信號帶寬B_r，雷達發射信號脈沖寬度T_P，雷達接收波門持續寬度T_o，雷達接收系統的采樣頻率f_s，雷達系統的脈沖重復頻率PRF，雷達接收系統接收波門相對于發射信號發散波門的延遲T_D；上述參數均為線陣合成孔徑雷達三維成像系統的標準參數，其中，雷達發射電磁波的波數K₀，雷達發射基帶信號的信號帶寬B_r，雷達發射信號脈沖寬度T_P，雷達接收波門持續寬度T_o，雷達接收系統的采樣頻率f_s，雷達系統的脈沖重復頻率PRF及接收系統接收波門相對于發射信號發散波門的延遲在線陣合成孔徑雷達設計過程中已經確定；平臺速度矢量及平臺初始位置矢量和在線陣三維成像合成孔徑雷達觀測方案設計中已經確定；根據線陣合成孔徑雷達三維成像系統方案和線陣三維成像合成孔徑雷達觀測方案，線陣三維成像合成孔徑雷達成像方法需要的初始化成像系統參數均為已知；

步驟2、隨機選取部分線陣天線陣元數進行回波接收

假設線陣天線長度為L，線陣天線上有N個天線陣元候選點，相鄰陣元候選點之間的距離為λ/2，λ為線陣SAR系統工作波長，每一個距離-沿航跡向分辨單元中目標數為K，且K□N；對于線陣天線N個天線陣元候選點，以相同概率均勻隨機選擇Q≥O(KlogN)個天線陣元進行回波接收，一般選擇Q＝cN，c∈[0.30.8]；第i個天線陣元的原始回波數據記為D_i，i＝1，2，...，Q；

步驟3、原始回波數據進行距離-方位向壓縮

采用合成孔徑雷達標準距離-方位向二維壓縮方法對每個接收天線陣元的距離-方位向回波數據D_i，進行距離——方位向二維壓縮，得到距離和沿航跡壓縮后的線陣合成孔徑雷達數據，記做E_i，i＝1，2，...，Q；

步驟4、建立切航跡向信號與目標散射系數的線性觀測矩陣

對于距離-方位向二維壓縮后的線陣SAR數據，在每一個距離-方位向分辨單元中，第i個接收天線陣元信號表示成其中A_k為二維壓縮后的散射功率，f_i為第i個接收天線陣元對應的頻率，y_k為第K個目標在切航跡向的位置；假設Δy為切航跡向距離單元，建立切航跡向距離序列為Y＝[0:N-1]·Δy，構造線性測量矩陣為Φ＝(φ₁，φ₂，…，φ_Q)^T，其中i＝1，2，…，Q，l＝1，2，…，M；建立切航跡向信號與目標散射系數的線性表示模型，表示為S＝Φα+n，α為切航跡向散射系數向量，n為噪聲向量；切航跡向散射稀疏向量α中非零元素對應于K個稀疏目標散射幅度；

步驟5、優化重構切航跡向目標散射系數

設定噪聲系數門限ε，利用最小L1范數優化重構方法重構出切航跡向稀疏目標的散射系數min(‖α‖₁)s.t‖S-Φα‖₂≤ε，重構出來的切航跡向散射系數向量α為散射目標在一個距離-方位向分辨單元中切航跡向的成像結果；

步驟6、全場景成像：

重復步驟4和步驟5，對測繪場景中距離-沿航跡向壓縮后的所有分辨單元利用壓縮傳感進行成像，得到整個測繪場景的全場景成像。