[发明专利]基于稀疏和全变差联合正则化的多平台星座SAR成像方法

说明书

本发明提供的一种基于稀疏和全变差联合正则化的多平台星座SAR成像方法，包括以下步骤：根据地面场景与回波数据的采样率，依靠观测平台与成像场景的几何关系，建立回波生成模型；根据回波生成模型，依靠回波数据、成像观测矩阵和地面场景三者之间的映射关系构建成像观测矩阵；根据成像观测矩阵，建立稀疏和全变差联合正则化的多平台星座SAR成像模型，得到最终SAR成像结果。本发明提供的一种基于稀疏和全变差联合正则化的多平台星座SAR成像方法，通过降低成像旁瓣、保持边缘尖锐、抑制相干斑，有效提高了成像质量。

技术领域

本发明涉及雷达成像技术领域，更具体的，涉及一种基于稀疏和全变差联合正则化的多平台星座SAR成像方法。

背景技术

提高成像质量一直是多平台星座SAR成像的重要需求，但是受成像旁瓣以及成像过程中产生的相干斑噪声等的影响，SAR成像结果常常无法满足后续目标识别、场景检测的需求。多平台星座SAR成像是一种新型的高分辨宽测绘带宽成像方法，在单一平台下，可以实现宽测绘带宽成像，但是由于其特殊的成像体制，其成像质量亟待提高。多平台星座SAR成像质量的提高将推动后续SAR数据应用的发展，具有重要的意义。

发明内容

本发明为克服现有多平台星座SAR成像中由于特殊成像体制导致的成像质量难以满足后续遥感应用的问题，提供一种基于稀疏和全变差联合正则化的多平台星座SAR成像方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

基于稀疏和全变差联合正则化的多平台星座SAR成像方法，包括以下步骤：

S1：根据地面场景与回波数据的采样率，依靠观测平台与成像场景的几何关系，建立回波生成模型；

S2：根据回波生成模型，依靠回波数据、成像观测矩阵和地面场景三者之间的映射关系构建成像观测矩阵；

S3：根据成像观测矩阵，建立稀疏和全变差联合正则化的多平台星座SAR成像模型，得到最终SAR成像结果。

其中，所述步骤S1具体包括以下步骤：

S11：对于观测场景T，第m个平台的回波数据表示为：

其中，τ,η分别是距离向时间和方位向时间；p(τ)是发射波形，σ(x,y)表示地面后向散射系数，R_m(x,y,η)表示斜距，f₀表示载波，c表示光速；

S12：将二维地面后向散射系数映射为一维向量，地面网格记为相应的地面后向散射系数σ(x_l,y_k)，1≤l≤L,1≤k≤K，构建映射n＝Γ(l,k)＝(l-1)*K+k，1≤l≤L,1≤k≤K，因而用σ(n)，1≤n≤KL表示所有的地面后向散射系数；

S13：第m个平台的距离向的采样时刻表示为：

第m个平台的方位向的采样时刻表示为：

从而得到：

构建映射t＝Ξ(i,j)＝(i-1)*J(m)+j，1≤i≤I(m),1≤j≤J(m)，由此用s_m(t)，1≤t≤I(m)J(m)表示所有的回波采样数据。

其中，所述步骤S2具体为：

根据回波生成模型，依靠回波数据、成像观测矩阵和地面场景三者之间的映射关系构建成像观测矩阵，观测矩阵的表达式为：

其中，Φ_m(1≤m≤M)表示第m个平台的观测矩阵，具体为：