[发明专利]用于合成孔径雷达成像处理的全向旁瓣抑制方法

摘要

本发明公开了一种用于合成孔径雷达成像处理的全向旁瓣抑制方法，该方法首先将合成孔径雷达获取的二维回波信号排列为一维数据，然后确定成像平面区域位置，构造成像平面对应的测量矩阵，最后采用线性最小二乘方法，结合测量矩阵对一维回波数据进行处理，从而实现了合成孔径雷达成像结果的全向旁瓣抑制，显著降低了能量泄漏。从而使得处理后的星载回波数据的成像结果的能量泄露最小，进而达到抑制旁瓣的目的。本发明对目标散射强度没有特殊要求，可以对任意场景目标进行成像处理，适用范围广泛。

主权项

1.一种用于合成孔径雷达成像处理的全向旁瓣抑制方法，其特征在于：是基于现有的SAR信号处理器对接收到的回波信号进行全向旁瓣抑制，具体的全向旁瓣抑制方法包括有下列处理步骤：第一步：回波信号的二维转一维在SAR信号处理器中将合成孔径雷达的二维回波数据E_二维回波重新排列为一维回波数据E_一维回波；所述的二维回波数据E_二维回波采用矩阵形式表示为所述的一维回波数据E_一维回波采用矩阵形式表示为N_方位表示沿方位向的采样点数；N_距离表示沿距离向的采样点数；a_1-1表示沿方位向上采集到的第1个方位时刻的距离向的第1个采样点；a_1-2表示沿方位向上采集到的第1个方位时刻的距离向的第2个采样点；表示沿方位向上采集到的第1个方位时刻的距离向的第N_距离个采样点；a_2-1表示沿方位向上采集到的第2个方位时刻的距离向的第1个采样点；a_2-2表示沿方位向上采集到的第2个方位时刻的距离向的第2个采样点；表示沿方位向上采集到的第2个方位时刻的距离向的第N_距离个采样点；表示沿方位向上采集到的第N_方位个方位时刻的距离向的第1个采样点；表示沿方位向上采集到的第N_方位个方位时刻的距离向的第2个采样点；表示沿方位向上采集到的第N_方位个方位时刻的距离向的第N_距离个采样点；第二步：成像区域划分在SAR信号处理器中对回波数据形成的图像区域采用网格剖分进行成像区域划分，得到带网格成像区域；即一个成像区域可以划分为D_方位×D_距离个带网格成像区域；在带网格成像区域中，方位向的网格数目中任意一个网格点记为I_a，简称为方位向网格点I_a；在带网格成像区域中，距离向的网格数目中任意一个网格点记为I_r，简称为距离向网格点I_r；因此，方位向网格点I_a与距离向网格点I_r的网格中心坐标记为D_方位表示方位向的网格数目，且网格数目向上取整；D_距离表示距离向的网格数目，且网格数目向上取整；λ表示雷达系统波长；R_min表示下传天线到成像区域的最短距离；L_a表示星上雷达系统中方位向天线尺寸；V表示卫星平台飞行时的等效速度；PRT表示脉冲重复时间间隔；τ_p表示发射脉冲的时间宽度；F_s表示距离向脉冲采样率；c表示光速；第三步：构建观测向量在卫星平台飞行的任意时刻t_k下对第二步骤中获得的网格中心坐标W_网格进行斜距计算，该斜距在t_k时刻下，第二步骤中获得的网格中心坐标W_网格对应的观测向量为e_k-1表示在t_k时刻下，网格中心坐标W_网格的距离向的第1个采样点观测值；e_k-2表示在t_k时刻下，网格中心坐标W_网格的距离向的第2个采样点观测值；e_k-n表示在t_k时刻下，网格中心坐标W_网格的距离向的第n个采样点观测值；表示在t_k时刻下，网格中心坐标W_网格的距离向的第N_距离个采样点观测值；所述距离向的第n个采样点观测值N_begin≤n≤N_end；n表示网格中心坐标W_网格的距离向的采样点；N_begin表示距离向起点，且N_end表示距离向终点，且i表示虚数单位；b表示发射信号调频率；F_s表示距离向脉冲采样率；τ_p表示发射脉冲的时间宽度；表示网格中心坐标W_网格的斜距；c表示光速；R_min表示下传天线到成像区域的最短距离；第四步：观测向量构建因为回波数据和成像区域散射点之间的相关性，为了得到带网格成像区域中每个网格点的散射系数，需要构建在全部运动时间内的方位向第I_a个、距离向第I_r个网格中心对应的观测向量所述网格中心对应的观测向量中表示的转置；表示的转置；表示的转置；表示的转置；表示在t₁时刻成像区域的方位向第I_a个网格、距离向第I_r个网格中心点对应的观测向量；表示在t₂时刻成像区域的方位向第I_a个网格、距离向第I_r个网格中心点对应的观测向量；表示在t_k时刻成像区域的方位向第I_a个网格、距离向第I_r个网格中心点对应的观测向量；表示在时刻成像区域的方位向第I_a个网格、距离向第I_r个网格中心点对应的观测向量；第五步：构建成像区域对应的观测矩阵因为回波数据和成像区域散射点之间的相关性，为了得到带网格成像区域中所有网格点的散射系数，需要构建带网格成像区域对应的观测矩阵φ；所述观测矩阵中表示在全部运动时间内成像区域的方位向第1个网格、距离向第1个网格中心点的观测向量；表示在全部运动时间内成像区域的方位向第1个网格、距离向第2个网格中心点的观测向量；表示在全部运动时间内成像区域的方位向第1个网格、距离向第D_距离个网格中心点的观测向量；表示在全部运动时间内成像区域的方位向第2个网格、距离向第1个网格中心点的观测向量；表示在全部运动时间内成像区域的方位向第2个网格、距离向第2个网格中心点的观测向量；表示在全部运动时间内成像区域的方位向第2个网格、距离向第D_距离个网格中心点的观测向量；表示在全部运动时间内成像区域的方位向第D_方位个网格、距离向第1个网格中心点的观测向量；表示在全部运动时间内成像区域的方位向第D_方位个网格、距离向第2个网格中心点的观测向量；表示在全部运动时间内成像区域的方位向第D_方位个网格、距离向第D_距离个网格中心点的观测向量；第六步：获取成像区域散射系数依据第一步的一维回波数据E_一维回波和第五步的观测矩阵φ按照线性最小二乘法求解E_一维散射＝(φ^H×φ)^-1×φ^H×E_一维回波，从而得到成像区域散射系数，即一维散射系数E_一维散射；其中，φ^H表示φ的共轭转置；所述一维散射系数S_1-1表示成像区域的方位向第1个网格、距离向第1个网格中心点的散射系数；S_1-2表示成像区域的方位向第1个网格、距离向第2个网格中心点的散射系数；表示成像区域的方位向第1个网格、距离向第D_距离个网格中心点的散射系数；S_2-1表示成像区域的方位向第2个网格、距离向第1个网格中心点的散射系数；S_2-2表示成像区域的方位向第2个网格、距离向第2个网格中心点的散射系数；表示成像区域的方位向第2个网格、距离向第D_距离个网格中心点的散射系数；表示成像区域的方位向第D_方位个网格、距离向第1个网格中心点的散射系数；表示成像区域的方位向第D_方位个网格、距离向第2个网格中心点的散射系数；表示成像区域的方位向第D_方位个网格、距离向第D_距离个网格中心点的散射系数；第七步：向量矩阵转换将第六步的一维散射系数E_一维散射由一维向量转换为二维散射矩阵E_二维散射，并对矩阵E_F求绝对值，得到成像区域的成像结果I_abs；所述二维散射矩阵所述成像区域的成像结果