[發明專利]基于兩級多分辨重構的無源分布式SAR成像處理方法

無效

• 申請號: 201410199640.X
• 申請日: 2014-05-12
• 公開（公告）號: CN103941256A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 毛新華;路冉;丁嵐;田宵駿;江山;朱岱寅
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G06F19/00;G01S7/41
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及一種基于兩級多分辨重構的無源分布式SAR成像處理方法，屬于合成孔徑雷達(synthetic?aperture?radar，簡稱SAR)成像信號處理方法技術領域。

背景技術

無源雷達是一種本身不提供輻射源，而是利用外部機會輻射源典型如電臺、電視臺和無線通信基站等作為照射源的雷達。由于無需發射機提供照射源，無源雷達具有隱蔽性好、抗干擾能力強和成本低等優點，是當前雷達領域的一個研究熱點。對于常用的外部機會照射源，他們提供的信號通常具有載頻低、帶寬小等特點，這使得無源雷達往往具有比較差的距離和方位分辨率，因而研究熱點也主要集中在對目標的定位和追蹤上。近年來，一方面受高分辨率成像需求推動，另一方面無源雷達可提供的多個機會照射源為高分辨率成像提供了可能，因此無源雷達成像受到了越來越多的關注。無源合成孔徑雷達是一種重要的無源成像雷達系統，它利用多個機會輻射源作為照射源，而雷達接收機則裝載在運動的平臺上對目標回波進行接收，利用多個輻射源的提供的空間和頻率分集以及接收機平臺運動帶來的空間分集可以提供對目標的高分辨率成像。目前，針對無源合成孔徑雷達的成像方法可以分為三大類，第一大類基于傅里葉重構技術，他利用了雷達采集數據與成像區目標函數之間存在的傅里葉變換關系，直接對接收數據做傅里葉變換得到目標圖像，如文獻1：“Multistatic?synthetic?aperture?imaging?of?aircraft?using?reflected?television?signals”(基于電視信號的多基合成孔徑雷達對空中目標成像)和文獻2：“基于外輻射源的分布式無源雷達成像算法”中公開的技術；第二大類是反投影類算法，如文獻3：“Multistatic?synthetic?aperture?radar?image?formation”(多基合成孔徑雷達成像)和文獻4：“一種基于回波相關的無源合成孔徑雷達成像方法”中公開的技術；第三類大類是稀疏重構類，如文獻5：“基于壓縮感知的稀疏無源雷達成像”，文獻6：“基于壓縮感知的多基地無源雷達成像算法”和文獻7：“Compressed?sensing?of?mono-static?and?multi-static?SAR”(單基和多基合成孔徑雷達的壓縮感知成像)中公開的技術。傅里葉重構類和反投影類類都要求信號采樣滿足Nyquist定理，而無源分布式雷達數據采集通常是分段稀疏的，即在每一個子帶內采樣是滿足Nyquist定理，但不同子帶間確是稀疏的，因此這兩類方法都存在如何有效抑制柵瓣問題。稀疏重構類算法能解決稀疏采樣問題，但該類算法目前還沒有有效的快速算法，針對大量數據的處理還存在效率太低問題。

發明內容

本發明提出了一種基于兩級多分辨重構的無源分布式SAR成像處理方法，充分考慮了無源分布式合成孔徑雷達的數據采樣特點，通過兩級多分辨成像，既能解決稀疏采樣導致的柵瓣問題，同時相比傳統稀疏重構方法具有更好的計算效率。

本發明為解決其技術問題采用如下技術方案：

一種基于兩級多分辨重構的無源分布式SAR成像處理方法，包括如下步驟：

(1)對機載接收機接收到的目標回波信號通過一組帶通濾波器，將來自不同輻射源的目標回波信號分離出來，對分離出來的每個子帶信號通過下變頻解調成基帶信號；

(2)對步驟1分離得到的各通道解調信號分別進行極坐標格式轉換，然后采用傅立葉重構算法處理得到目標的粗分辨率圖像；

(3)對步驟2處理得到的多個粗分辨率圖像，針對每一個粗分辨像素單元，在圖像間利用稀疏重構方法得到該像素單元內目標的高分辨率圖像，最后通過數據篩選和圖像拼接得到整個場景的高分辨率圖像。

本發明的有益效果如下：

相比直接傅里葉重構和直接稀疏重構，本發明采用的兩級重構方法存在如下優點：

(1)在數據不滿足Nyquist采樣定理條件下，本發明可以很好的克服直接傅里葉重構方法所面臨的柵瓣效應。

(2)本發明方法第一級采用傅里葉重構，計算效率非常高，第二級雖然是稀疏重構，但數據維數大大降低，因此整個計算效率相比直接稀疏重構要有極大提高。

附圖說明

圖1(a)是雙基雷達數據采集幾何模型；圖1(b)是雙基雷達空間頻域采樣位置。

圖2(a)是分布式雷達數據采集幾何模型；圖2(b)是分布式雷達空間頻域采樣位置。

圖3是本發明算法處理流程圖。

圖4是本發明算法處理流程示意圖。

圖5是極坐標格式轉換示意圖。