[发明专利]一种高重频编码合成孔径雷达实时回波恢复方法

权利要求书

1.一种高重频编码合成孔径雷达实时回波恢复方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)：构造具有周期的相位编码序列，对发射脉冲在慢时间域进行相位编码；

2)：根据步骤1)中相位编码序列的周期，对回波信号进行数据分组，构造回波向量；

3)：根据步骤1)中相位编码序列，构造相位编码导引矩阵，并通过相位编码导引矩阵导出回波恢复权重向量；

4)：通过模糊信号快速恢复算法，实现实时、准确的多子测绘带无模糊信号恢复。

2.如权利要求1所述的一种高重频编码合成孔径雷达实时回波恢复方法，其特征在于，步骤1)的实现过程为：根据合成孔径雷达的飞行参数，计算在同一接收窗内出现的模糊信号阶数，记为M；随后，构造周期为M的相位编码序列，记为其中代表在一个相位编码序列周期中第M个相位编码值，表达式为其中θ_M代表第M个相位编码值对应的相角，单位为弧度，范围为0～2π；然后，将相位编码序列Φ中的相位编码值按脉冲的发射顺序调至在基带发射信号s_T(τ)中，其中，为线性调频信号，K代表调频斜率，τ代表快时间时刻。

3.如权利要求2所述的一种高重频编码合成孔径雷达实时回波恢复方法，其特征在于，步骤2)的实现过程为，假设有M个测绘区域，每个测绘区域中有一个点目标，则合成孔径雷达的第n条回波信号表示为s(τ,n)：

其中，Φ_n-m+1代表编码序列Φ中第(n-m+1)个相位编码值，f₀代表合成孔径雷达载频，n∈[0,+∞)代表发射脉冲和接收回波的序号，τ_m代表第m个点目标的瞬时双程斜距时延；

在慢时间域，设定每M条回波信号为一组，构造回波向量s(τ,k)＝[s(τ,kM),…,s(τ,kM+M-1)]^T，其中k∈[0,+∞)代表由第k组回波数据构成的回波向量。

4.如权利要求3所述的一种高重频编码合成孔径雷达实时回波恢复方法，其特征在于，步骤3)的实现过程为：

3.1)假设第n条发射脉冲所调制的相位编码值为根据步骤1)的相位编码序列Φ，构造相位编码导引矩阵X(Φ)，表示为：

进而将回波向量s(τ,k)表示为：

s(τ,k)＝X(Φ)y(τ,k)

其中，y(τ,k)代表真实的多个测绘区域带无模糊回波信号向量，表示为：

y(τ,k)＝[y₁(τ),y₂(τ),…,y_M(τ)]^T

其中，y_M(τ)代表第M个测绘区域的无模糊回波信号，表示为：

3.2)通过对向量s(τ,k)左乘矩阵X(Φ)的逆矩阵X^-1(Φ)求解y(τ,k)，该过程表示为：

其中，代表对y(τ,k)的求解值，即待恢复的多个测绘区域无模糊信号向量，表示为：

其中，分别代表求解得到的第1至第M个测绘区域的无模糊回波信号；

预先对矩阵X(Φ)进行求逆，以节省实时计算资源：相位编码导引矩阵X(Φ)的逆矩阵记为权矢量矩阵X^-1(Φ)；其中，矩阵X(Φ)符合循环矩阵的定义，那么X^-1(Φ)仍然为循环矩阵，表示为：

其中，x(M)代表X^-1(Φ)中第一列向量中第M个元素；

3.3)抽取循环矩阵X^-1(Φ)的第一列向量x(Φ)进行M点FFT操作，从而获得回波恢复权重向量

5.如权利要求4所述的一种高重频编码合成孔径雷达实时回波恢复方法，其特征在于，步骤4)的实现过程为：

4.1)对步骤3.2)中循环矩阵X^-1(Φ)进行分析，进一步将循环矩阵X^-1(Φ)表示为：

X^-1(Φ)＝F^-1ΛF

其中，F^-1代表逆FFT矩阵，F代表FFT矩阵，矩阵Λ代表diag(Fx(Φ))，x(Φ)为X^-1(Φ)中第一列向量；

矩阵Λ中的Fx(Φ)项表示对向量x(Φ)进行M点FFT操作，该结果已在步骤3.3)中获得，即回波恢复权重向量

根据以上分析，步骤3.2)中向量y(τ,k)的求解表达式更新为：

对回波向量s(τ,k)进行M点的FFT操作求解Fs(τ,k)项，结果记为向量4.2)将向量和向量进行点乘获得上式中ΛFs(τ,k)项，结果记为向量其过程表示为：

通过对向量进行M点的逆FFT操作求解向量上述过程表示为：

至此，完成对多个测绘区域无模糊回波信号向量准确的恢复。