[发明专利]一种用于MIMO‑SAR近场测量成像方位向旁瓣抑制的方法

摘要

本发明公开了一种用于MIMO‑SAR近场测量成像方位向旁瓣抑制的方法，该方法是对各通道数据加权来实现方位向旁瓣抑制，为了取得最优的旁瓣抑制效果，必须找到最优的通道权值向量wopt。wopt的求解过程如下首先，将带有通道权值w的回波数据在方位向聚焦的过程进行分解，得到方位向点扩散函数表达式B＝Aw；其次，根据理想点扩散函数在主瓣处的值是1，旁瓣处的值是0，将向量w的求解转化为数学优化问题；最后，采用数学优化算法‑凸优化算法求解得到最优通道权向量wopt，用最优的通道权值进行方位向旁瓣抑制的效果是最佳的。该方法既可用于求解均匀线性阵列，也可用于中间缺失阵元线阵的旁瓣抑制，同样适用于直线导轨扫描SAR等成像中的旁瓣抑制。

主权项

一种用于MIMO‑SAR近场测量成像方位向旁瓣抑制的方法，其特征在于：该方法采用数学优化算法‑凸优化算法，求解MIMO‑SAR通道的最优权值wmn，然后用最优权值对MIMO‑SAR通道数据进行加权，实现方位向旁瓣抑制；该方法的步骤具体为：首先确定聚焦点的方位角θq，接着对MIMO‑SAR各通道的回波数据进行相位补偿，并对各通道用wmn进行加权，最后进行相干叠加，完成聚焦点的方位角θq的聚焦；其中，θq代表方位向第q个采样角度，q∈[1,2,…,Q]，方位向最小采样角度θ1，最大采样角度θQ；上述过程可以通过(8)式实现，为了求得加权系数将(8)式进行整理，分离出加权系数wmn得到(9)式，B(θ0)B(θ1)...B(θQ)=1MNe-jk(RT1(θt)+RR1(θt))e-jk(RT1(θt)+RR2(θt))...e-jk(RTM(θt)+RRN(θt))×w11ejk(RT1(θ0)+RR1(θ0))w12ejk(RT1(θ0)+RR2(θ0))...wMNejk(RTM(θ0)+RRN(θ0))w11ejk(RT1(θ1)+RR1(θ1))w12ejk(RT1(θ1)+RR2(θ1))...wMNejk(RTM(θ1)+RRN(θ1)).........w11ejk(RT1(θQ)+RR1(θQ))w12ejk(RT1(θQ)+RR2(θQ))...wMNejk(RTM(θQ)+RRN(θQ))T---(8)]]>B(θ0)B(θ1)...B(θQ)=1MNejkr11(θ0,θt)ejkr12(θ0,θt)...ejkrMN(θ0,θt)ejkr11(θ1,θt)ejkr12(θ1,θt)...ejkrMN(θ1,θt).........ejkr11(θQ,θt)ejkr12(θQ,θt)...ejkrMN(θQ,θt)w11w12...wMN---(9)]]>其中，等式左侧B为方位向点扩散函数，θq为聚焦点的方位角，θt为散射中心所在方位角，f为雷达频率，c为光速，RTm为第m个发射阵元到散射中心的距离，RRn为第n个接收阵元到散射中心的距离，wmn为第mn个观测通道Cmn的权值，rmn(θq,θt)=RTm(θq)+RRn(θq)-RTm(θt)-RRn(θt)=R2+XTm2+2RXTmsinθq+R2+XRn2-2RXRnsinθq-R2+XTm2-2RXTmsinθt-R2+XRn2-2RXRnsinθt]]> 式(9)可以写成： B＝Aw   (10)其中，B为方位向点扩散函数，A为对各聚焦点θq的各通道数据进行相位补偿后的矩阵，w为通道权值向量，将B分解为两部分：主瓣中心位置Bmain＝B(θmain)，其中，θmain＝θt，一般取θt＝0；旁瓣区域Bside，所包含区域为B中去除Bmain及其两边波束宽度所包含的区域；因此可以将方位向点扩散函数提取出两部分，如下式，Bmain=AmainwBside=Asidew---(11)]]> 其中，Amain为矩阵A中与Bmain对应的行向量组成的矩阵，Aside为矩阵A中与Bside对应的行向量组成的矩阵； 理想PSF的主瓣幅度为1，所有旁瓣幅度为0，即：Amainw=1Asidew=0---(12)]]> 通常情况下，式(12)没有解，为了求得通道权值的最优解，将其转化为一个数学优化问题，描述如下：minimizew||Amainw-1||2---(13)]]> subject to ||Asidew||1<ε其中，ε为旁瓣抑制水平；式(13)的物理解释为：将旁瓣水平限制在ε以下，ε为一个微小量，同时使主瓣尽可能保持不变，从而求得最佳的通道权值w。