[發明專利]基于雙重稀疏約束的壓縮感知合成孔徑雷達成像方法

有效

• 申請號: 201410367573.8
• 申請日: 2014-07-29
• 公開（公告）號: CN104111458A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發明（設計）人: 趙光輝;左功玉;沈方芳;石光明
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G06F19/00
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于雷達技術領域，具體地說是一種能夠有效地處理大場景的壓縮感知合成孔徑雷達CS-SAR成像方法，可用于大面積地形測繪，制圖學，全天候全球偵察。

背景技術

合成孔徑雷達SAR是一種具有高分辨力的成像雷達，具有全天時，全天候成像能力，在軍事和民用方面得到了廣泛的應用。SAR的高分辨，在徑向距離上依靠寬帶信號，幾百兆赫的頻帶可將距離分辨單元縮小到亞米級；在方位上則依靠雷達平臺運動，等效地在空間形成很長的線性陣列，并將各次回波存儲作合成的陣列處理。

Shannon-Nyquist采樣定理指出，如果以不低于兩倍信號帶寬的頻率對信號進行采樣，再通過一定的處理，如利用低通濾波器從取樣信號頻譜中得到原信號的頻譜在進行反變換，就可以精確重構該信號。傳統合成孔徑雷達成像算法，例如Range-Doppler算法，Chirp?Scaling算法，根據這一定理利用大于兩倍帶寬的采樣頻率對回波信號進行采樣。較高的采樣頻率對接收端的A/D(Analog-to-digital)轉換器來說無疑是一個巨大的挑戰，同時大量的數據也增加了存儲和傳輸的負擔。

近幾年興起的壓縮感知CS理論指出，可以利用非自適應的線性觀測方法獲得少量的觀測向量，通過求解一個優化問題來高概率地重構出稀疏或者可壓縮的信號，其核心思想是基于混疊采樣特征解耦信號重建。根據這一理論，Jungang?Yang等人在文獻“Jungang?Yang,John?Thompson,Xiaotao?Huang,Tian?Jin,and?Zhimin?Zhou.Segmented?Reconstruction?for?Compressed?Sensing?SAR?Imaging.IEEE?Transactions?on?Geoscience?and?Remote?Sensing,Vol.51,NO.7,July2013.”提出了一種CS-SAR成像算法，將場景向量化并構造觀測矩陣，再利用接收回波進行重構的方法。盡管CS-SAR成像算法可以在低于Shannon-Nyquist采樣頻率下進行成像，但是這種方法往往需要花費大量的時間，不能達到實時性的成像處理，且成像有效性較差，使得其只能處理較小的場景。

發明內容

本發明的目的在于針對上述已有技術的不足，提出一種基于雙重稀疏約束的壓縮感知合成孔徑雷達成像方法，以實現直接對二維稀疏場景進行重構，在保持高分辨率的同時減少成像時間。

為實現上述目的，本發明的技術方案包括如下步驟：

(1)雷達載機沿著航向前行，不斷向地面稀疏場景D發射線性調頻脈沖信號其中為快時間，t_a為慢時間；

(2)雷達向地面稀疏場景D發射脈沖的同時接收該場景D的回波脈沖，得到回波信號為