[發(fā)明專利]基于連續(xù)脈沖編碼提升高速SAR平臺(tái)信噪比的成像方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011190783.6
• 申請(qǐng)日: 2020-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112346058B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-02-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李亞超;魏婧怡;崔嘉禾;徐剛鋒;郭亮;熊濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S13/90
• 分類號(hào): G01S13/90;G01S7/41
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;王璽鈞

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于連續(xù)脈沖編碼提升高速SAR平臺(tái)信噪比的成像方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法在高速SAR平臺(tái)成像的問(wèn)題。其實(shí)現(xiàn)方案是：設(shè)計(jì)脈沖串信號(hào)，并重復(fù)發(fā)射該脈沖串信號(hào)；根據(jù)發(fā)射的脈沖串信號(hào)得到原始的混疊回波信號(hào)；根據(jù)發(fā)射的脈沖串信號(hào)形式構(gòu)建多元線性方程組：從多元線性方程組中按照確定的步長(zhǎng)選取多個(gè)方程數(shù)量相同的子方程組，進(jìn)行完整回波信號(hào)求解，得到解混疊后的回波信號(hào)；對(duì)解混疊后的回波信號(hào)進(jìn)行均勻分組并同組疊加，將疊加后的回波信號(hào)按照等效的脈沖重復(fù)頻率進(jìn)行SAR成像。本發(fā)明能提高方位采樣率，消除回波的方位頻譜混疊，實(shí)現(xiàn)在高速平臺(tái)的成像，可用于地形測(cè)繪、海洋觀測(cè)、災(zāi)情預(yù)報(bào)、農(nóng)作物評(píng)估及天體觀測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種提升高速SAR平臺(tái)圖像信噪比的成像方法，可用于地形測(cè)繪、海洋觀測(cè)、災(zāi)情預(yù)報(bào)、農(nóng)作物評(píng)估及天體觀測(cè)。

背景技術(shù)

合成孔徑雷達(dá)SAR是一種全天時(shí)、全天候的遠(yuǎn)程探測(cè)手段，具有對(duì)目標(biāo)進(jìn)行成像的能力。雷達(dá)圖像信噪比SNR是用來(lái)衡量一幅雷達(dá)圖像成像質(zhì)量重要的指標(biāo)之一，其直接決定了是否可以從雷達(dá)圖像中獲取準(zhǔn)確的目標(biāo)信息。在軍用方面有戰(zhàn)場(chǎng)偵察、目標(biāo)識(shí)別、對(duì)地攻擊等，而在民用方面有地形測(cè)繪、海洋觀測(cè)、災(zāi)情預(yù)報(bào)、農(nóng)作物評(píng)估、天體觀測(cè)等。

王巖飛等人在“雷達(dá)脈沖編碼理論方法及應(yīng)用[J].雷達(dá)學(xué)報(bào),2019,8(1):1–16.doi:10.12000/JR19023.”中提出脈沖編碼理論，是通過(guò)提高發(fā)射信號(hào)占空比，來(lái)改善雷達(dá)圖像的信噪比。即將原來(lái)一個(gè)脈沖重復(fù)周期內(nèi)發(fā)射的單脈沖信號(hào)換成一組包含多個(gè)單脈沖的長(zhǎng)脈沖串信號(hào)，再通過(guò)對(duì)各個(gè)接收窗內(nèi)混疊的回波進(jìn)行解算處理，恢復(fù)出盡可能多的對(duì)應(yīng)單脈沖信號(hào)的完整回波，最后將恢復(fù)出的各組完整回波進(jìn)行相干疊加達(dá)到提高雷達(dá)回波信噪比的目的。該方法存在以下不足：

恢復(fù)出多組完整回波需發(fā)射過(guò)長(zhǎng)的脈沖信號(hào)，由于發(fā)射信號(hào)越長(zhǎng)，其脈沖串重復(fù)周期越大，即脈沖串重復(fù)頻率越低，因此根據(jù)采樣定理，將該方法應(yīng)用于高速SAR平臺(tái)上會(huì)因脈沖串重復(fù)頻率不夠高而導(dǎo)致回波的方位頻譜發(fā)生混疊，成像效果較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提出一種基于連續(xù)脈沖編碼提升高速SAR平臺(tái)信噪比的成像方法，以等效提高方位采樣率，消除回波的方位頻譜混疊，提升成像效果。

本發(fā)明的技術(shù)思路是：以脈沖串的長(zhǎng)度為周期不斷發(fā)射脈沖串信號(hào)，并選擇呈周期排布的接收窗對(duì)混疊的回波進(jìn)行解算處理，將各組恢復(fù)出的完整回波信號(hào)當(dāng)作雷達(dá)的一次慢時(shí)刻采樣回波，在高速SAR平臺(tái)獲得高信噪比的同時(shí)也可以對(duì)目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確成像。

根據(jù)上述思路，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)步驟包括如下：

(1)設(shè)計(jì)脈沖串信號(hào)，并重復(fù)發(fā)射該脈沖串信號(hào)，其中，重復(fù)周期為脈沖串信號(hào)的寬度，每個(gè)脈沖串信號(hào)包含多個(gè)單脈沖信號(hào)，單脈沖信號(hào)間的空隙為接收窗口；

(2)根據(jù)發(fā)射的脈沖串信號(hào)，模擬SAR回波信號(hào)，得到原始的混疊回波信號(hào)；

(3)根據(jù)發(fā)射的脈沖串信號(hào)的形式構(gòu)建多元線性方程組：LX＝R，其中L是各個(gè)接收窗口的觀測(cè)矩陣，X是需要被解算出來(lái)的所有完整回波的集合，R是各個(gè)接收窗口的混疊回波信號(hào)；

(4)從步驟(3)建立的多元線性方程組中按照確定的步長(zhǎng)選取多個(gè)方程數(shù)量相同的子方程組，進(jìn)行所有完整回波的集合X的求解，得到解混疊后的回波信號(hào)；

(5)對(duì)解混疊后的回波信號(hào)進(jìn)行均勻分組并同組疊加，將疊加后的回波信號(hào)按照等效的脈沖重復(fù)頻率PRF進(jìn)行SAR成像；

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.等效提高方位采樣率，消除回波的方位頻譜混疊，適用于高速平臺(tái)