[發明專利]一種合成孔徑雷達數據自適應壓縮與快速重構方法

有效

• 申請號: 201510726535.1
• 申請日: 2015-10-30
• 公開（公告）號: CN105676222B
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 李濤泳;張群;吳耀光;羅迎;顧富飛;馬志強
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍工程大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S7/295
• 代理公司: 北京市中銀律師事務所 11423
• 代理人: 修雪靜

本發明提供一種合成孔徑雷達數據自適應壓縮與快速重構算法方法，包括：第一步：采用自適應調整降采樣比例的方式對數據進行降采樣處理，構建一維距離像稀疏度與降采樣比例之間的閉環迭代方法；第二步：對降采樣后的數據進行虛部、實部分解，分別對虛部和實部數據進行重構，最后對重構的數據進行合并，恢復為原始數據進而成像。該方法能夠在保證成像質量的前提下，有效降低壓縮比，提高壓縮效率，顯著降低重構所需時間，提高重構效率。

技術領域

本發明涉及信號與信息處理技術，具體涉及一種合成孔徑雷達數據自適應壓縮與快速重構方法。

背景技術

合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar,SAR)具有全天時、全天候高分辨率成像的優勢，在理論研究與實際應用中受到了越來越廣泛的關注。隨著分辨率要求的提高，以奈奎斯特(Nyquist)采樣定理為基礎的信號處理框架對采樣速率的要求越來越高，高速采樣所生成的海量SAR數據給數據傳輸帶來了嚴峻挑戰。壓縮感知(Compressive Sensing,CS)理論的提出為這一問題的解決提供理論依據。CS理論指出，當信號具有稀疏性時，可以用遠低于Nyquist采樣定理所要求的采樣速率來采集信號，并通過重構算法準確重構出原始信號。

現有技術采用了數據壓縮算法來實現雷達成像技術，如基于壓縮感知和LBG算法的SAR數據壓縮和重構方法(參見朱豐的《基于壓縮感知和LBG算法的SAR數據壓縮和重構方法》，發表在《信號處理》，2012，第六期)；基于壓縮感知和矢量量化的SAR數據級聯壓縮方法(參見陳一暢的《基于壓縮感知和矢量量化的SAR數據級聯壓縮方法》，發表在《現代雷達》，2013，第十期)，這些SAR數據壓縮算法，利用CS理論對數據壓縮采樣并進一步對壓 縮后的數據進行壓縮編碼，降低了數據量。

由于現有算法都是采用固定的降采樣方式對整個回波數據進行降采樣，沒有利用回波信號內部稀疏性的變化特征，這將導致兩方面的不足：一是不能充分利用回波信號的稀疏特性來進行數據壓縮，無法獲得最優或準最優的壓縮效果；二是壓縮算法無法實現對回波數據稀疏性變化的自適應調整，特別是當回波數據稀疏性降低時，這類采用固定壓縮采樣方式的壓縮算法往往難以獲得理想的重構成像結果。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術中的不足之處提出一種合成孔徑雷達數據自適應壓縮與快速重構方法。

本發明是通過如下方式實現的：

步驟一：采用自適應調整降采樣比例的方式對合成孔徑雷達(SAR)數據進行降采樣處理，構建一維距離像稀疏度與降采樣比例之間的閉環迭代方法；

步驟二：對降采樣后的數據進行虛部、實部分解，分別對虛部和實部數據進行重構，最后對重構的數據進行合并，恢復為原始數據。

所述的步驟一具體包括下述步驟：

Step1)初始化：

采集的回波數據為M'×N的矩陣，N表示發射的脈沖數，M'表示每一脈沖的采樣點數，對回波數據進行“Dechirp”處理后得到s_d(t)，設置迭代次數計數器i＝1，降采樣比例η，隨機高斯矩陣Φ_M'，Φ_M'∈R^M′×M′，降采樣比例調整時間間隔T，相關系數閾值ε，方差比例系數閾值δ；

Step2)根據降采樣比例η，壓縮采樣后的每一脈沖信號長度M＝ηM'，選取隨機高斯矩陣Φ_M'的前M行作為s_d(t)第i列數據s_i(t)的壓縮采樣矩陣Φ_i，對s_i(t)進行隨機壓縮采樣，獲得第i列壓縮采樣數據s_i'(t)；

Step3)若i整除T，轉到Step4)，否則轉到Step7)；