[发明专利]基于压缩感知的宽幅星载合成孔径雷达成像方法

权利要求书

1.一种宽幅星载合成孔径雷达成像方法，其特征在于，包括：

步骤1，卫星以Poisson Disk采样模式发射信号脉冲，并接受目标场景的反射回波信号Y；

步骤2，构造回波模拟算子G，建立雷达观测方程；

步骤3，根据所述雷达观测方程，建立所述回波模拟算子G的SAR成像稀疏重构模型；

步骤4，利用软阈值迭代法求解所述SAR成像稀疏重构模型，获得目标场景的散射强度矩阵

所述步骤1中卫星以Poisson Disk采样模式发射信号脉冲的步骤进一步包括：

卫星以Poison Disk采样模式发射信号脉冲，采样时刻如下式所示：

其中t_m+1和t_m分别为第m+1和第m个采样时刻，m为不大于总采样点数的正整数，W为距离向测绘带宽，T_p为发射的脉冲所持续的时间，δ_t为[0,1/PRF]上均匀分布的随机数，作为对采样时间的随机扰动；所述距离向测绘带宽W和脉冲重复频率PRF之间关系如下式所示，其中c为光速：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标场景的反射回波信号Y是一个复数矩阵，矩阵维度为M×N_r，其中M为发射的脉冲数，N_r为脉冲采样点数。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述回波模拟算子G为：

其中为模拟的回波数据，X为目标场景散射强度，I_η为对方位向维度的非均匀傅里叶逆变换矩阵，FFT_τ(·)表示对距离向维度的快速傅里叶变换，IFFT_τ(·)和IFFT_η(·)分别表示对距离向维度和方位向维度的快速傅里叶逆变换，S_c表示用于变标操作的相位矩阵，P_τ和P_η分别表示用于距离压缩和方位压缩的相位矩阵，(·)^*表示矩阵的共轭运算，·表示矩阵相乘，⊙表示矩阵的哈达马乘积。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述雷达观测方程为：Y＝G(X)+Ν_e，X为目标场景散射强度，N_e为等效噪声矩阵。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3进一步包括：

根据所述雷达观测方程，建立所述回波模拟算子G的SAR成像稀疏重构模型如下式所示：

其中是稀疏重构的目标场景散射强度，Y是回波数据矩阵，X是目标场景散射强度，||·||_F是矩阵的Frobenius范数，||·||₁是矩阵的1范数，λ是正则化参数，arg min是最小化计算式。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4进一步包括：

S41，输入软阈值迭代法求解所需要的回波数据矩阵Y，回波模拟算子G和线频调变标算法成像算子H，初始化场景散射强度矩阵X⁽⁰⁾＝0，残差矩阵R⁽⁰⁾＝Y，模型误差ε⁽⁰⁾，给定阈值参数δ，正则化参数λ和最大迭代次数I_max，令迭代计数器i＝1；

S42，利用阈值算子更新所述场景散射强度矩阵；

S43，更新所述残差矩阵和模型误差；

S44，计算模型误差变化率ξ⁽ⁱ⁾；若ξ⁽ⁱ⁾＜δ或i≥I_max，停止迭代，输出X⁽ⁱ⁾作为重建的目标场景散射强度矩阵

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤S44进一步包括：

若ξ⁽ⁱ⁾≥δ且i＜I_max，设置i＝i+1，重复执行所述S42至S44。