[發明專利]一種多通道合成孔徑雷達成像的方法

無效

• 申請號: 201210310746.3
• 申請日: 2012-08-28
• 公開（公告）號: CN103630897A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 吳一戎;徐宗本;方健;洪文;張冰塵
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明涉及電子行業雷達技術領域，尤其涉及一種基于回波模擬算子及稀疏正則化的多通道合成孔徑雷達(Synthetic?Aperture?Radar，簡稱SAR)成像方法。

背景技術

合成孔徑雷達作為一種主動式微波成像系統，具有全天時、全天候和高分辨率成像等特點。但是在SAR系統設計中，高方位向分辨率和寬測繪帶寬對脈沖重復頻率(Pulse?Repetition?Frequency，簡稱PRF)的要求存在相當大的矛盾，一方面高分辨率要求高的PRF，另一方面寬測繪帶寬需要低采樣頻率使得雷達可以接受遠景的回波。

相位中心偏置天線(Displaced?Phase?Centre?Antenna，簡稱DPCA)處理技術是現有多通道合成孔徑成像技術之一，它利用一發多收機制，獲取多通道等效相位采樣點，因而可以利用低的PRF實現高分辨率、寬測繪帶成像。但是傳統DPCA技術在處理多通道數據時采用的是基于匹配濾波的算法，要求系統所獲得的等效相位中心是均勻的，因此要求PRF必須滿足等式條件，限制了系統采樣方式以及進一步降低PRF的可能性。

最近興起的稀疏建模為解決非均勻采樣的DPCA問題提供了解決方案。現有采用稀疏正則化方法的DPCA處理技術在體制上同樣是利用一發多收機制，獲取多通道等效相位采樣點，不同的是它利用前向建模并利用閾值迭代方法處理多通道數據實現成像，由于它不要求等效相位中心必須是均勻的，因而對PRF不再有嚴格的等式要求。但是現有方法涉及大規模矩陣與向量的乘法運算，計算復雜性太高，實現困難。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為解決上述的一個或多個問題，本發明提供了一種基于回波模擬算子及稀疏正則化的多通道合成孔徑雷達成像方法。

(二)技術方案

根據本發明的一個方面，提供了一種多通道合成孔徑雷達SAR成像的方法。該方法包括：根據一發多收SAR回波數據，構建基于回波模擬算子M_i(X)的多通道雷達觀測方程Y_i；根據多通道雷達觀測方程Y_i，建立基于稀疏正則化的多通道SAR成像模型；采用閾值迭代算法求解多通道SAR成像模型，重建觀測場景后向散射系數X^*，得到觀測場景的復圖像。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明多通道合成孔徑雷達成像方法具有以下有益效果：

(1)由于采用回波模擬算子替代二維觀測矩陣，可以利用快速傅立葉變換以及頻域乘法替代時域上的大規模矩陣與向量計算，相比已有基于二維觀測模型的多通道SAR成像方法，本發明可提升運行效率，降低計算成本；

(2)由于稀疏正則化方法可以實現降采樣條件下的雷達成像，并且不要求等效相位中心滿足等式條件，所以可以降低雷達系統對PRF的要求，相比于匹配濾波成像方法，在不滿足多通道SAR系統所要求的PRF約束的情況下，本發明仍可有效抑制方位模糊，獲得更清晰的SAR圖像。

附圖說明

圖1為本發明實施例多通道合成孔徑雷達成像方法的流程圖；

圖2A及圖2B分別為在場景一中采用現有技術距離多普勒算法及本發明實施例進行多通道SAR成像的一維仿真恢復結果；

圖3A及圖3B分別為在場景二采用現有技術距離多普勒算法及本發明實施例進行多通道SAR成像的二維仿真恢復結果；

圖3C及圖3D為分別對圖3A及圖3B中位于距離向采樣點15附近的真實目標的方位向切片。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。

需要說明的是，在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分都使用相同的圖號。附圖中未繪示或描述的實現方式，為所屬技術領域中普通技術人員所知的形式。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數的示范，但應了解，參數無需確切等于相應的值，而是可在可接受的誤差容限或設計約束內近似于相應的值。

本發明多通道合成孔徑雷達成像方法中，輸入的數據為一發多收SAR回波數據，最終輸出的數據為觀測場景后向散射系數矩陣，即觀測場景的復圖像。本發明多通道合成孔徑雷達(SAR)成像方法，其適用于原始數據，相比傳統匹配濾波方法，能降低對PRF的要求。

在本發明的一個示例性實施例中，提供了一種多通道合成孔徑雷達成像的方法。如圖1所示，該多通道合成孔徑雷達成像方法包括：