[發明專利]一種多分量聯合重構的SAR回波寬帶干擾抑制方法

有效

• 申請號: 202110443842.4
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113238193B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 周峰;梅詩國;韓文暢;樊偉偉;田甜;石曉然
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S7/36
• 分類號: G01S7/36;G01S13/90
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 惠文軒

1.一種多分量聯合重構的SAR回波寬帶干擾抑制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，對原始SAR回波信號進行自適應窗寬的短時傅里葉變換，得到對應的二維時頻圖；

所述對原始SAR回波信號進行自適應窗寬的短時傅里葉變換，具體步驟為：

(1.1)對于離散時間信號，短時傅里葉變換表示為：

其中，j表示虛數單位，n表示時間采樣序號，m表示窗內的時間采樣序號，k表示頻率采樣序號，N是樣本數，s(n)和h(2)分別表示離散時間信號和窗函數；

(1.2)采用高斯窗作為窗函數進行短時傅里葉變換，高斯窗定義為：

其中，σ是標準差，高斯窗的范圍為[-3σ,3σ]；

將高斯窗帶入步驟(1.1)即得到信號s的高斯窗的短時傅里葉變換；

(1.3)為了獲得高聚集度的時頻圖，對高斯窗的標準差進行優化，即求解以下優化問題：

其中，CM表示聚集度測度，STFT_s,σ是信號s的高斯窗的短時傅里葉變換，其標準差是σ，而σ_opt是優化后的標準差；

步驟2，對所述二維時頻圖進行干擾分量的瞬時頻率估計，得到干擾分量的瞬時頻率估計值；

所述對所述二維時頻圖進行干擾分量的瞬時頻率估計，具體為：

(2.1)利用Viterbi算法對原始SAR回波信號的時頻圖W_s(n,k)進行脊路徑檢測，得到初始脊路徑及其對應的瞬時頻率估計：

(2.2)對于初始瞬時頻率估計為的第i個分量，從與其對應的原始SAR回波信號的時頻圖W_i(n,k)構造一個新的時頻表示W_i′(n,k)：

其中，δ表示連續點之間允許的最大瞬時頻率變化量閾值：

(2.3)使用Viterbi算法對每個新的時頻表示W_i′(n,k)進行步驟(2.1a)的脊路徑檢測，獲得重檢后的脊路徑，即為重檢后的瞬時頻率估計：

(2.4)對重檢后的脊路徑進行切斷重組，得到新的脊路徑，每個新的脊路徑對應一個WBI分量的最終瞬時頻率估計；

步驟3，使用多分量聯合重構法對所述干擾分量的瞬時頻率估計值進行聯合重構，完成對原始SAR回波的寬帶干擾抑制，得到寬帶干擾抑制后的SAR回波，即重構SAR回波；

所述使用多分量聯合重構法對所述干擾分量的瞬時頻率估計值進行聯合重構，具體為：

(3.1)將包含M_c個干擾分量的離散采樣SAR回波表示為：

其中，IF_m(u)表示第m個干擾分量對應的瞬時頻率估計；N是樣本數，z(t)是有用回波和噪聲之和，是第m個干擾分量的復包絡，設其是帶限信號，展開為：

其中，是第m個分量的復包絡的復傅里葉系數：f₀＝f_s/(QN)是基頻，Q是正整數，f_s是采樣頻率：

將上式代入s(t)的表達式，則包含M_c個干擾分量的離散采樣SAR回波表示為：

其中，將上式寫成：

s＝Ax+z

其中，s＝[s(t₀),…,s(t_N-1)]^T，z＝[z(t₀),…,z(t_N-1)]^T，(·)^T表示轉置，A＝[A₁,…,A_M]，矩陣A_m的第p行第q列元素是：

(A_m)_pq＝exp(j2π(q-K-1)f₀t_p-1+jψ_m(t_p-1))

p＝1,2,…,N；q＝1,2,…,2K+1

(3.2)考慮以下優化問題來估計系數:

其中，||·||₂和||·||₁分別表示l₂-范數和l₁-范數，λ是正則化參數，為常數；

(3.3)通過快速迭代收縮閾值算法求解上述優化問題，即l₁范數最小化問題，得到包絡復傅里葉系數估計

(3.4)通過包絡復傅里葉系數估計重構每個干擾分量，并得到干擾抑制后的SAR回波。