[发明专利]基于硬阈值OMP的线阵SAR稀疏成像方法

说明书

技术领域

本技术发明属于雷达技术领域，它特别涉及了合成孔径雷达（SAR）成像技术领域。

背景技术

传统合成孔径雷达（SAR）利用单天线的直线运动合成一维的虚拟线阵天线，获得方位向高分辨率，再利用脉冲压缩技术获得雷达视线方向高分辨率，从而实现观测场景的二维成像。但由于侧视成像时地形遮挡阴影效应以及对称模糊问题，二维SAR在城市、山地和峡谷等复杂起伏地形情况不能获得满意的成像结果。三维SAR基本原理是通过天线运动合成虚拟二维面阵天线，获得面阵平面内二维高分辨，再结合脉冲压缩技术获得雷达视线方向高分辨率，实现对观测场景目标三维成像，克服了二维SAR成像技术在复杂起伏地形区域的缺陷。三维SAR是SAR成像技术未来发展的必然趋势以及当前的研究热点。线阵合成孔径雷达（Linear array SAR，LASAR，简称线阵SAR）是利用与方位向和雷达视线方向垂直放置线阵天线，再结载荷平台的运动合成二维虚拟面阵的三维SAR成像技术。与传统合成孔径雷达系统相比，线阵SAR具有多模式工作能力，除了可工作于传统侧视模式，还可工作于下视模式以及前视模式，在成像应用中更加灵活。根据每个脉冲周期内线阵阵元个数不同，线阵SAR可分为全阵元(满阵)线阵SAR和稀疏阵元线阵SAR。全阵元线阵SAR需要接收、存储和处理全采样线阵天线的回波信号，系统硬件成本高、数据量及处理难度大。为了降低系统硬件与数据处理成本，实际中线阵SAR系统中通常采用稀疏阵元，即利用稀疏线阵阵列在每个脉冲重复周期内接收一个或少数个天线阵元回波数据，但采用稀疏线阵的代价是利用经典成像方法时分辨率降低、成像质量下降。

目前线阵SAR成像方法主要基于匹配滤波(Matched Filter,MF)理论，如三维距离-多普勒(RD)算法和三维后向投影(BP)算法，见参考文献“G.Fornaro,F.Serafino,and F.Soldovieri.Three-dimensionalFocusingwithMultipass SARData.IEEE Trans.Geosci.Remote Sens,vol.41,no.3,pp.507–517,Mar.2003.”和“ShiJun,Zhang Xiaoling,YangJianyu,Wang yinbo.Surface-Tracing-Based LASAR3-D Imaging Method via Multiresolution Approximation.IEEETrans.Geosci.Remote Sens,vol.46,no.11,pp.3719–3730,Nov.2008.”，该类算法在频域或时域上通过回波数据的相参积累获得观测场景目标的三维成像。虽然传统匹配滤波算法运算效率较高，但匹配滤波成像算法由于受线阵长度和分辨率瑞利准则限制，成像分辨率较低而且在稀疏线阵时存在较严重主瓣展宽和旁瓣干扰，成像质量不足。随着各应用领域对雷达成像分辨率要求越来越高，研究获取高分辨或者超分辨能力成像算法成为了当前线阵SAR成像技术的一个迫切需要。