[发明专利]一种用于合成孔径雷达过采样数据处理的超分辨方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合成孔径雷达的SAR信号处理方法，更特别地说，是指一种用于合成孔径雷达过采样数据处理的超分辨方法。

背景技术

星载SAR（Synthetic Aperture Radar，合成孔径雷达）是一种具有全天候、全天时的能力的成像系统，不受云、雨、雾、黑夜等自然条件的限制，在军事领域、地形测绘等许多领域有广泛的应用价值。星载SAR系统原始回波信号的模拟对SAR系统设计、成像算法研究等有重要意义。

1999年10月哈尔滨工业大学出版社出版、刘永坦编著的《雷达成像技术》指出，合成孔径雷达（SAR，Synthetic Aperture Radar）安装在运动平台上，按照一定的重复频率发射、接收脉冲，形成回波信号。SAR系统的结构框图如图1所示，SAR系统包括有星上雷达系统、卫星平台及数据下传系统和地面系统三部分，对合成孔径雷达成像处理是在地面系统中完成的。地面系统通过地面接收站接收卫星平台及数据下传系统下发的回波信号，该回波信号经SAR信号处理器进行成像处理，获得SAR图像；所述SAR图像存储于备档操作系统中。

2012年6月电子工业出版社出版，Ian G.Cumming及Frank H.Wong编著的《合成孔径雷达成像——算法与实现》在第75页中指出，合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，简称SAR）传统信号处理的核心思想是基于对SAR回波信号进行距离和方位两个方向上的匹配滤波。

2001年2月科学出版社出版，魏钟铨等编著的《合成孔径雷达卫星》在第202页中指出，空间分辨率定义为匹配滤波的点目标冲击响应半功率点处的宽度，它是衡量SAR系统分辨两个相邻地物目标最小距离的尺度。

1989年11月科学出版社出版、张澄波编著的《综合孔径雷达原理、系统分析与应用》在第86页中指出运用匹配滤波进行成像处理，点目标冲击响应的主瓣宽度的压窄在方位向主要靠增加综合孔径长度，亦即增加回波多普勒带宽；在距离向上则主要是增加线性带宽。因此，本质上，主瓣宽度主要与两个维度上的信号带宽有关，也即合成孔径雷达的空间分辨率主要受限于信号带宽。

2001年5月美国Sandia国家实验室的Fred M.Dickey等人发表的文章《Superresolution and Synthetic Aperture Radar》的摘要中提到超分辨概念指的是一种超过传统分辨率极限的潜力。

2006年10月科学出版社出版，王正明及朱炬波等著的《SAR图像提高分辨率技术》第4页中提到SAR系统理论分辨率的局限性是影响SAR图像分辨率的重要因素。针对上述影响因素一般采用数据软处理方式，使获取的SAR图像的分辨率超过系统理论分辨率（即超分辨）。目前，SAR超分辨方法有谱估计方法、正则化方法等方法。但上述方法尚有缺陷：取决于点目标的先验信息，而先验信息不易获得，因而大大限制了适用点目标的范围。

目前针对任何一点目标处理的，传统的匹配滤波原理的SAR成像算法处理结果的分辨率（等于系统理论分辨率），主要受限于信号带宽，不可实现超分辨；而现有的SAR超分辨方法需要拥有先验信息的点目标才有效。

发明内容

为了实现SAR处理器输出SAR图像的超分辨获取，本发明的目的是提出一种可用于合成孔径雷达过采样数据处理的超分辨方法。该方法通过四个参考方程与方位向、距离向的时域信息进行融合，解决了传统Chirp Scaling算法不能实现超分辨SAR图像获取的缺陷。

本发明对合成孔径雷达过采样数据的超分辨处理包括有下列九个处理步骤：

第一步：SAR信号处理器一方面接收地面接收站输出的回波信号E_echo，另一方面对接收到的回波信号E_echo进行方位向傅里叶变换处理，获得第一距离多普勒域信号E_A；

第二步：将第一步得到的第一距离多普勒域信号E_A与第一个参考方程Φ₁(τ,f_η;R_ref)相乘，得到第一补偿后的距离多普勒域信号E_B；

第三步:对第二步得到的第一补偿后距离多普勒域信号E_B进行距离向傅里叶变换，得到二维频域信号E_C；