[发明专利]一种多通道星载合成孔径雷达方位频谱稀疏重建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于压缩感知的多通道星载合成孔径雷达(SAR)方位频谱稀疏重建方法，属于信号处理技术领域。

背景技术

合成孔径雷达(SAR)具有全天时、全天候的对地观测能力，在军事、民用方面发挥着日益重要的作用。随着SAR分辨率的不断提高，需要形成更大的多普勒带宽。如：提高方位分辨率需要增大多普勒带宽；根据奈奎斯特采样定理必须提高雷达脉冲重复频率，导致观测带宽度的降低。传统工作体制下，星载SAR难以同时满足高分辨率和宽观测带成像的要求。采用方位多通道星载SAR技术，能够有效地缓解分辨率和观测带宽之间的矛盾，提升星载SAR系统的对地观测性能。

随着海洋监测对探测区域和空间分辨率需求的不断提高，导致星载SAR数据率的急剧增加，对卫星数传系统和地面处理系统都带来巨大的压力，必须对其进行压缩，再将压缩后的数据进行存储和传输。近年来，在信号处理领域中提出了一种压缩感知理论，能有效地降低雷达成像系统的数据率。压缩感知理论在SAR成像领域得到了国内外学者的广泛关注。2007年，Baraniuk首次讨论了压缩感知原理在雷达成像中的应用，提出可以在降低回波接收采样率条件下，通过稀疏重构获取高分辨率图像，从而突破雷达设计中高速率模数转换(ADC)的瓶颈。2010年，Ender综述了压缩感知理论在雷达系统中的应用，研究了雷达成像中随机选择部分回波数据的压缩采样方式。在国内，中科院电子学研究结合压缩感知理论研究了多通道SAR动目标检测。

压缩感知理论在SAR成像中的应用研究是近年来的热点之一，现有的基于压缩感知理论的SAR成像方法大多通过巧妙构建目标的稀疏基和观测矩阵，直接与目标本身的稀疏度相联系，未考虑雷达回波信号本身的稀疏处理，再通过采用传统的成像方法进行成像。在同等条件下对同一地面目标进行成像时，每次成像的结果不尽相同，并且原有的成像质量评估方法也不再适用。此外，压缩感知理论是基于目标稀疏的先验基础上的，对于宽观测带星载海洋监测SAR，当被观测目标相对于所在背景区域非稀疏时，因而采用压缩感知理论就受到限制。至今，在宽观测带星载海洋监测SAR方面，国内外还未有学者提出将压缩感知应用在多通道SAR回波本身的稀疏处理及频谱稀疏重建中，并通过传统评估方法进行评估。

发明内容

针对现有多通道星载合成孔径雷达技术中存在数据率高的问题，本发明提出一种多通道星载合成孔径雷达方位频谱稀疏重建方法，该方法通过对每个通道方位回波的稀疏采样，实现方位频谱重建，通过对方位匹配滤波后的结果进行评估，验证了该方法的准确性。

本发明提出一种多通道星载合成孔径雷达方位频谱稀疏重建方法，包括以下几个步骤：

步骤一：方位时域稀疏处理；

对各通道回波信号进行方位向稀疏处理，方位向去除多普勒项，各通道回波信号为：

Sk(τ,tm)=Wa(tm)·exp{-j2πλ[R(tm)+R(tm-div)]}·]]>