基于非完全数据解卷积的实孔径前视成像方法

摘要

本发明公开了一种基于非完全数据解卷积的实孔径前视成像方法，主要解决飞行轨迹正前方场景的成像问题。其处理过程为：1)对地面监视区域进行顺序重叠扫描，获取雷达回波数据；2)利用线性插值扩展雷达回波数据，得到近似完全卷积数据；3)计算近似完全卷积数据的频域响应；4)定义频域高斯低通滤波器；5)将近似数据的频域响应与频域高斯低通滤波器相乘，得到处理后回波数据的频域响应；6)计算天线方向图的频域响应；7)采用空间不变的滤波算法，计算传输函数；8)计算解卷积后复原图像的频域响应；9)求取复原图像。本发明具有提高成像质量和检测速度的优点，可用于机载雷达监视系统实现航迹线方向地面场景成像的数据处理领域。

主权项

一种基于非完全数据解卷积的实孔径前视成像方法，包括如下步骤：(1)通过雷达波束的等间距发射，对地面监视区域进行顺序重叠扫描，获取雷达回波数据g_T(x,y)：g_T(x,y)＝f(x,y)*h(x,y)+n(x,y)，其中，f(x,y)表示地面场景，h(x,y)表示天线方向图，n(x,y)表示噪声，*表示卷积，x表示矩阵元素的横坐标，y表示矩阵元素的纵坐标；(2)利用线性插值扩展雷达回波数据g_T(x,y)，得到近似完全卷积数据i和j表示[0,1)区间内相互独立的浮点数；(3)对近似完全卷积数据进行傅里叶变换，得到近似数据的频域响应$\hat{G}(u,v);$(4)定义频域高斯低通滤波器其中，D₀为截止参数，即截止频率距离频率中心点的距离，u和v分别为矩阵元素的横坐标和纵坐标，D(u,v)是(u,v)点与频率矩形中心的距离，当D(u,v)＝D₀时，高斯低通滤波器由最大值1降为0.607；(5)将近似数据的频域响应与频域高斯低通滤波器S(u,v)相乘，得到处理后回波数据的频域响应G(u,v)；(6)对天线方向图h(x,y)进行傅里叶变换，得到频域响应H(u,v)；(7)采用空间不变的滤波算法，利用信号功率谱sf(u,v)和噪声功率谱sn(u,v)的比值作为先验知识，计算传输函数H_w(u,v)：$H_w(u,v)=\frac{H^{*}(u,v)}{{\left|H(u,v)\right|}^2+\mathrm{sn}(u,v)/\mathrm{sf}(u,v)},$其中，(·)^*表示共轭，|·|²表示模的平方，sf(u,v)表示信号功率谱，sn(u,v)表示噪声功率谱；(8)用传输函数H_w(u,v)乘以处理后回波数据的频域响应G(u,v)，得到解卷积后的复原图像的频域响应(9)将复原图像的频域响应进行逆傅里叶变换，得到复原图像$\hat{f}(x,y)=\mathrm{IFFT}\left[\hat{F}(u,v)\right],$其中，IFFT[·]表示逆傅里叶变换。