[發明專利]稀疏合成孔徑雷達多視成像方法

有效

• 申請號: 201310674295.6
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN104714230A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 張冰塵;方健;蔣成龍;洪文;吳一戎;徐宗本
• 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: 曹玲柱

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結構稀疏正則化的稀疏合成孔徑雷達(Synthetic?Aperture?Radar，簡稱SAR)多視成像方法。

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。然而，在SAR中，由于每一分辨單元內的各散射點之間的相對相位與雷達視角緊密相關，其相干疊加是隨機的，因而會產生斑點噪聲。這種噪聲表現為一種復雜的乘性噪聲，不僅影響圖像的性噪比，更極大的影響了目標的識別。多視處理技術是現有斑點噪聲抑制中最為常用的技術之一，它通過對信號頻譜的不同部分進行成像處理，并對幅度進行非相干疊加，抑制斑點噪聲，提高輻射分辨率。

最近興起的稀疏SAR成像方法旨在利用壓縮感知理論與方法，通過遠小于奈奎斯特采樣定律要求的采樣數(即欠采樣)下恢復稀疏信號。一般來說，欠采樣是在空域上實現的。因而在此情況下，回波頻譜將會混疊且難以分割，導致多視技術無法直接應用壓縮感知SAR成像方法中。

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結構稀疏正則化的稀疏合成孔徑雷達多視成像，以實現欠采樣下稀疏目標場景的多視成像。

(二)技術方案

本發明提供了一種稀疏合成孔徑雷達多視成像的方法。該方法包括：步驟A，接收合成孔徑雷達回波數據Y_s，構建相應的稀疏合成孔徑的雷達多視觀測方程：

Y_s＝Θ·M(X)

其中，X是經過子視分割的雷達子視圖像的集合，M(·)是多視觀測算子，Θ為采樣矩陣；步驟B，根據多視觀測方程，建立基于結構稀疏正則化的稀疏合成孔徑雷達多視成像模型；步驟C，采用閾值迭代算法求解稀疏合成孔徑雷達多視成像模型，重建獲得雷達子視圖像集合X；以及步驟D，對雷達子視圖像集合X的幅度進行非相干疊加，獲得多視輸出圖像Z。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明稀疏合成孔徑雷達多視成像具有以下有益效果：

(1)采用基于頻域運算的回波模擬算子，建立多視觀測與欠采樣回波數據之間的觀測模型，實現了多視技術和壓縮感知技術的融合，實現欠采樣下稀疏目標場景的多視成像；

(2)基于多視輸出圖像特點，構造基于幅度非相干疊加的結構稀疏正則化恢復模型，可以在低于奈奎斯特采樣率下恢復實現稀疏目標場景的多視成像。

附圖說明

圖1為本發明實施例稀疏合成孔徑雷達多視成像的流程圖；

圖2為采用本實施例稀疏SAR多視成像方法實現不同視數、不同采樣率下的SAR數據二維仿真結果。

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。

本發明稀疏合成孔徑雷達多視成像中，輸入的數據為SAR回波數據，最終輸出的數據為觀測場景后向散射幅度系數矩陣。本發明稀疏合成孔徑雷達多視成像，解決了多視技術與壓縮感知技術融合的問題，實現欠采樣下稀疏目標場景的多視成像。

在本發明的一個示例性實施例中，提供了一種稀疏合成孔徑雷達多視成像方法。如圖1所示，該稀疏合成孔徑雷達多視成像包括：

步驟A，接收合成孔徑雷達回波數據Y_s，構建相應的稀疏合成孔徑雷達多視觀測方程：

Y_s＝ΘM(X)

其中，X是包含所有子視圖像的集合，Θ為采樣矩陣。

具體而言，該步驟A又可以包括：

子步驟A1，對子視圖像X_il(i＝1，…，I；l＝1，2，…，L)，按照以下公式獲得信號