基于压缩感知的滑动聚束SAR三维成像方法

摘要

基于压缩感知的滑动聚束SAR三维成像方法，本发明涉及基于压缩感知的滑动聚束SAR三维成像方法。本发明是要解决现技术成像区域小并且成像精度低的问题，而提供了基于压缩感知的滑动聚束SAR三维成像方法。一、机载雷达根据场景辐照区接收到的原始回波信号建立滑动聚束SAR回波模型；二、对模型中的单个雷达的二维滑动聚束SAR成像；三、将步骤二成像后的多个雷达的SAR图像形成一个三维矩阵；四、对三维矩阵切片进行压缩感知处理，即完成了基于压缩感知的滑动聚束SAR三维成像方法。本发明涉及三维成像领域。

主权项

基于压缩感知的滑动聚束SAR三维成像方法，其特征在于基于压缩感知的滑动聚束SAR三维成像方法按以下步骤实现：一、机载雷达根据场景辐照区接收到的原始回波信号建立滑动聚束SAR回波模型；二、对模型中的单个雷达的二维滑动聚束SAR成像；所述步骤二中对模型中的单个雷达的二维滑动聚束SAR成像：(一)、根据SAR信号域的原始回波信号进行方位傅里叶变换得到距离多普勒域对原始回波信号进行方位向傅里叶变换，将SAR信号域变到距离多普勒域，根据式(1‑1)，得到原始回波信号的精确的距离多普勒域的表达式为：$\begin{array}{c}{S}_{rd}\left(f_s,\tau \right)=C_1·\exp \left(-{\mathrm{j\pi K}}_s\left(f_s,R_0\right)\left(\tau -\frac{2}{c}{R}_f{\left(f_s,R_0\right)}^2\right)\right)\\ ·\exp \left(-j\frac{4{\mathrm{\pi R}}_0}{\lambda }{\left(1-{\left(\frac{{\mathrm{\lambda f}}_s}{2V_a}\right)}^2\right)}^{1/2}\right)\end{array}---\left(2-1\right)$其中，C_s是一个系数表示多普勒频率对信号轨迹的影响，f_s表示方位向频率，R_f表示在距离多普勒域中的距离徙动，K_s为等效调频斜率，R₀为飞行航迹上飞行平台到场景中心最近的距离；R_f(f_s,R₀)＝R₀(1+C_s(f_s))           (2‑2)$C_s\left(f_s\right)=\frac{1}{\sqrt{1-\left(\frac{{\mathrm{\lambda f}}_s}{2V_a}\right)}}-1---(2-3)$$K_s(f_s,R_0)=\frac{K_r}{1-K_r{R}_0\frac{2\lambda }{c^2}\frac{{\left(\frac{{\mathrm{\lambda f}}_s}{2V_a}\right)}^2}{{\left(1-{\left(\frac{{\mathrm{\lambda f}}_s}{2V_a}\right)}^2\right)}^{3/2}}}---(2-4);$(二)采用第一步相位相乘对距离多普勒域完成补余RCMC中的Chirp Scaling校正，将信号变换到二维频域第一步相位相乘的相位函数为：$H_1(f_s,\tau )=\exp \{-{\mathrm{j\pi K}}_s(f_s,R_0)·C_s\left(f_s\right)·\tau -\hat{\tau }{\left(f_s\right)}^2\}---(2-5)$其中为相对回波时间；$\hat{\tau }\left(f_s\right)=\frac{2}{c}{R}_0(1+C_s(f_s,R_0\left)\right)---(2-6)$对距离多普勒域信号进行距离向傅里叶变换，信号变换到二维频域，变换后信号为距离向的脉冲信号：$\begin{array}{c}S\left(f_s,f_{\tau }\right)=C_2·\exp \left\{-j\frac{4\pi }{\lambda }{R}_0{\left(1-{\left(\frac{{\mathrm{\lambda f}}_s}{2V_a}\right)}^2\right)}^{1/2}\right\}·\exp \left\{j\pi \frac{f_{\tau }^2}{K_s\left(f_s,R_0\right)\left(1+C_s\left(f_s\right)\right)}\right\}\\ ·\exp \left\{-j\frac{4\pi }{c}{f}_{\tau }{R}_0\right\}·\exp \left\{-j\frac{4\pi }{c}{f}_{\tau }{R}_0{C}_s\left(f_s\right)\right\}\end{array}---\left(2-7\right)$其中，C₂为常数，f_s表示方位向频率，f_τ表示距离向频率；(三)采用第二步相位相乘完成距离压缩、二次距离压缩与补余RCMC校正，将距离向的脉冲信号压缩为距离向的一个点第二步相位相乘的相位函数为：$H_2(f_s,f_{\tau })=\exp \{-j\pi \frac{f_{\tau }^2}{K_s(f_s,R_0)(1+C_S(f_s\left)\right)}\}\exp \left\{j\frac{4{\mathrm{\pi f}}_{\tau }{R}_0{C}_s\left(f_s\right)}{c}\right\}---(2-8)$对距离向的脉冲信号进行方位向傅里叶反变换，得到距离多普勒域的一个点；(四)采用第三步相位相乘完成方位压缩与相位校正在距离多普勒域对方位向进行方位向压缩，然后将目标校正到零多普勒位置，在方位向将目标的回波信号压缩为一个点；第三步相位相乘的相位函数为：$H_3(f_s,\tau )=\exp \{-j\frac{4{\mathrm{\pi R}}_0}{\lambda }{(1-{\left(\frac{{\mathrm{\lambda f}}_s}{2V_a}\right)}^2)}^{1/2}\}---(2-9)$对信号进行方位向的傅里叶逆变换，信号返回SAR图像域，输出图像；三、将步骤二成像后的多个雷达的SAR图像形成一个三维矩阵；四、对三维矩阵切片进行压缩感知处理，即完成了基于压缩感知的滑动聚束SAR三维成像方法。