[發(fā)明專利]一種用于合成孔徑雷達過采樣數(shù)據(jù)處理的超分辨方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310534340.8
• 申請日: 2013-11-01
• 公開（公告）號: CN103558601A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設計）人: 于澤;吳有明;肖鵬;李春升
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實專利事務所 11121
• 代理人: 李有浩

技術領域

本發(fā)明涉及一種合成孔徑雷達的SAR信號處理方法，更特別地說，是指一種用于合成孔徑雷達過采樣數(shù)據(jù)處理的超分辨方法。

背景技術

星載SAR（Synthetic?Aperture?Radar，合成孔徑雷達）是一種具有全天候、全天時的能力的成像系統(tǒng)，不受云、雨、霧、黑夜等自然條件的限制，在軍事領域、地形測繪等許多領域有廣泛的應用價值。星載SAR系統(tǒng)原始回波信號的模擬對SAR系統(tǒng)設計、成像算法研究等有重要意義。

1999年10月哈爾濱工業(yè)大學出版社出版、劉永坦編著的《雷達成像技術》指出，合成孔徑雷達（SAR，Synthetic?Aperture?Radar）安裝在運動平臺上，按照一定的重復頻率發(fā)射、接收脈沖，形成回波信號。SAR系統(tǒng)的結構框圖如圖1所示，SAR系統(tǒng)包括有星上雷達系統(tǒng)、衛(wèi)星平臺及數(shù)據(jù)下傳系統(tǒng)和地面系統(tǒng)三部分，對合成孔徑雷達成像處理是在地面系統(tǒng)中完成的。地面系統(tǒng)通過地面接收站接收衛(wèi)星平臺及數(shù)據(jù)下傳系統(tǒng)下發(fā)的回波信號，該回波信號經SAR信號處理器進行成像處理，獲得SAR圖像；所述SAR圖像存儲于備檔操作系統(tǒng)中。

2012年6月電子工業(yè)出版社出版，Ian?G.Cumming及Frank?H.Wong編著的《合成孔徑雷達成像——算法與實現(xiàn)》在第75頁中指出，合成孔徑雷達（Synthetic?Aperture?Radar，簡稱SAR）傳統(tǒng)信號處理的核心思想是基于對SAR回波信號進行距離和方位兩個方向上的匹配濾波。

2001年2月科學出版社出版，魏鐘銓等編著的《合成孔徑雷達衛(wèi)星》在第202頁中指出，空間分辨率定義為匹配濾波的點目標沖擊響應半功率點處的寬度，它是衡量SAR系統(tǒng)分辨兩個相鄰地物目標最小距離的尺度。

1989年11月科學出版社出版、張澄波編著的《綜合孔徑雷達原理、系統(tǒng)分析與應用》在第86頁中指出運用匹配濾波進行成像處理，點目標沖擊響應的主瓣寬度的壓窄在方位向主要靠增加綜合孔徑長度，亦即增加回波多普勒帶寬；在距離向上則主要是增加線性帶寬。因此，本質上，主瓣寬度主要與兩個維度上的信號帶寬有關，也即合成孔徑雷達的空間分辨率主要受限于信號帶寬。

2001年5月美國Sandia國家實驗室的Fred?M.Dickey等人發(fā)表的文章《Superresolution?and?Synthetic?Aperture?Radar》的摘要中提到超分辨概念指的是一種超過傳統(tǒng)分辨率極限的潛力。

2006年10月科學出版社出版，王正明及朱炬波等著的《SAR圖像提高分辨率技術》第4頁中提到SAR系統(tǒng)理論分辨率的局限性是影響SAR圖像分辨率的重要因素。針對上述影響因素一般采用數(shù)據(jù)軟處理方式，使獲取的SAR圖像的分辨率超過系統(tǒng)理論分辨率（即超分辨）。目前，SAR超分辨方法有譜估計方法、正則化方法等方法。但上述方法尚有缺陷：取決于點目標的先驗信息，而先驗信息不易獲得，因而大大限制了適用點目標的范圍。

目前針對任何一點目標處理的，傳統(tǒng)的匹配濾波原理的SAR成像算法處理結果的分辨率（等于系統(tǒng)理論分辨率），主要受限于信號帶寬，不可實現(xiàn)超分辨；而現(xiàn)有的SAR超分辨方法需要擁有先驗信息的點目標才有效。

發(fā)明內容

為了實現(xiàn)SAR處理器輸出SAR圖像的超分辨獲取，本發(fā)明的目的是提出一種可用于合成孔徑雷達過采樣數(shù)據(jù)處理的超分辨方法。該方法通過四個參考方程與方位向、距離向的時域信息進行融合，解決了傳統(tǒng)Chirp?Scaling算法不能實現(xiàn)超分辨SAR圖像獲取的缺陷。

本發(fā)明對合成孔徑雷達過采樣數(shù)據(jù)的超分辨處理包括有下列九個處理步驟：

第一步：SAR信號處理器一方面接收地面接收站輸出的回波信號E_echo，另一方面對接收到的回波信號E_echo進行方位向傅里葉變換處理，獲得第一距離多普勒域信號E_A；

第二步：將第一步得到的第一距離多普勒域信號E_A與第一個參考方程Φ₁(τ,f_η;R_ref)相乘，得到第一補償后的距離多普勒域信號E_B；

第三步:對第二步得到的第一補償后距離多普勒域信號E_B進行距離向傅里葉變換，得到二維頻域信號E_C；