一种基于逆白化的合成孔径雷达增量成像处理方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于逆白化的合成孔径雷达增量成像处理方法及系统。该方法包括：获取雷达工作参数以及当前观测区域的场景历史数据；根据所述雷达工作参数确定SAR的回波信号矩阵；根据所述雷达工作参数构造实现距离压缩的匹配滤波器，并根据所述匹配滤波器对所述回波信号矩阵完成脉冲压缩，确定距离压缩信号；对观测场景进行地面网格划分，并叠加在同一距离门上的距离压缩信号，确定距离徙动校正信号；根据所述场景历史数据参数构建变换域的稀疏字典；根据所述距离徙动校正信号以及所述稀疏字典，基于逆白化处理将复信号重构问题转换为实信号重构问题，基于加权l1范数优化方法进行相位补偿和相干叠加，输出合成孔径雷达图像。本发明专利技术能够提高成像效率。本发明专利技术能够提高成像效率。本发明专利技术能够提高成像效率。

【技术实现步骤摘要】
Imaging Based on Compressed Sensing》。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于逆白化的合成孔径雷达增量成像处理方法及系统，以解决成像效率低的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种基于逆白化的合成孔径雷达增量成像处理方法，包括：
[0008]获取雷达工作参数以及当前观测区域的场景历史数据；所述雷达工作参数包括发射脉冲数、距离采样点数、脉冲重复频率、距离向采样率、雷达工作带宽、发射脉冲宽度、距离向调频率、工作波长、采样延时、仿真中心时刻雷达发射脉冲的时刻矩阵的转置矩阵、从接收窗开启时间起的距离向采样时刻矩阵以及距离频域的频点矩阵；
[0009]根据所述雷达工作参数确定合成孔径雷达SAR的回波信号矩阵；
[0010]根据所述雷达工作参数构造实现距离压缩的匹配滤波器，并根据所述匹配滤波器对所述回波信号矩阵完成脉冲压缩，确定距离压缩信号；
[0011]对观测场景进行地面网格划分，并叠加在同一距离门上的距离压缩信号，确定距离徙动校正信号；
[0012]根据所述场景历史数据参数构建变换域的稀疏字典；
[0013]根据所述距离徙动校正信号以及所述稀疏字典，基于逆白化处理将复信号重构问题转换为实信号重构问题，基于加权l1范数优化方法进行相位补偿和相干叠加，输出合成孔径雷达图像。
[0014]可选的，所述回波信号矩阵为：
[0015]其中，S
echo
为回波信号矩阵，S<br/>echo,m,k
为回波信号矩阵S
echo
当中第m行、第k列的元素，m∈[1，Na]，k∈[1，Nr]，Na为发射脉冲数，Nr为距离采样点数。
[0016]可选的，所述根据所述雷达工作参数构造实现距离压缩的匹配滤波器，并根据所述匹配滤波器对所述回波信号矩阵完成脉冲压缩，确定距离压缩信号，具体包括：
[0017]将所述回波信号矩阵进行距离向傅里叶变换，确定距离向傅里叶变换后的回波信号；
[0018]根据所述距离频域的频点矩阵以及所述距离向调频率构建实现距离压缩的匹配滤波器；
[0019]将所述距离向傅里叶变换后的回波信号的每行分别与所述匹配滤波器逐点相乘，确定相乘后的二维矩阵；
[0020]对所述相乘后的二维矩阵的距离向维度两端进行补零操作，确定补零后的矩阵；
[0021]对所述补零后的矩阵进行距离向傅里叶反变换，确定距离压缩信号。
[0022]可选的，所述对观测场景进行地面网格划分，并叠加在同一距离门上的距离压缩信号，确定距离徙动校正信号，具体包括：
[0023]对观测场景进行地面网络划分，确定每个场景点的坐标；
[0024]设定卫星采样初始位置，根据所述卫星采样初始位置确定卫星采样位置坐标；
[0025]根据所述场景点坐标以及所述卫星采样位置坐标确定所有场景点在每个采样时刻的斜距；
[0026]根据所述斜距确定时延，并得到在所述时延时间上的距离压缩信号；
[0027]构造一个空矩阵，将同一个距离门上的在所述时延时间上的距离压缩信号进行求和，并将求和结果放入至所述空矩阵，直至填满所述空矩阵，确定填满后的矩阵为距离徙动校正信号。
[0028]可选的，所述根据所述距离徙动校正信号以及所述稀疏字典，基于逆白化处理将复信号重构问题转换为实信号重构问题，基于加权l1范数优化方法进行相位补偿和相干叠加，输出合成孔径雷达图像，具体包括：
[0029]根据所述距离徙动校正信号与场景之间的投影关系确定观测矩阵；
[0030]根据所述距离徙动校正信号、所述观测矩阵以及所述稀疏字典，初始化所述变换域中场景中第k个距离门上的目标，并根据初始化的目标的实部和虚部判断符号，确定分别针对实部和虚部的稀疏字典；其中，k为距离门序号；
[0031]根据所述实部的稀疏字典以及所述虚部的稀疏字典重新表示原始回波信号以及重构观测矩阵；
[0032]基于加权l1范数优化方法，根据重新表示的原始回波信号以及重构的观测矩阵求解第g+1次中所述回波信号矩阵的第k'列场景，并根据迭代准则，对每列场景循环判断，直到满足所述迭代准则，输出合成孔径雷达图像；其中，g为迭代次数，k'为所述回波信号矩阵的列数。
[0033]可选的，所述基于加权l1范数优化方法，根据重新表示的原始回波信号以及重构的观测矩阵求解第g+1次中所述回波信号矩阵的第k'列场景，并根据迭代准则，对每列场景循环判断，直到满足所述迭代准则，输出合成孔径雷达图像，具体包括：
[0034]基于加权l1范数优化方法，估计出第k'列场景构建的第g+1次的加权矩阵以及第一个过程矩阵；
[0035]根据所述重构的观测矩阵以及所述第一个过程矩阵确定第二个过程矩阵；
[0036]根据所述第二个过程矩阵、所述重新表示的原始回波信号以及所述重构的观测矩阵，求解第g+1次中所述回波信号矩阵的第k'列场景；
[0037]根据迭代准则，对每列场景循环判断，直到满足所述迭代准则，输出合成孔径雷达图像。
[0038]一种基于逆白化的合成孔径雷达增量成像处理系统，包括：
[0039]雷达工作参数与场景历史数据获取模块，用于获取雷达工作参数以及当前观测区域的场景历史数据；所述雷达工作参数包括发射脉冲数、距离采样点数、脉冲重复频率、距离向采样率、雷达工作带宽、发射脉冲宽度、距离向调频率、工作波长、采样延时、仿真中心时刻雷达发射脉冲的时刻矩阵的转置矩阵、从接收窗开启时间起的距离向采样时刻矩阵以及距离频域的频点矩阵；
[0040]回波信号矩阵确定模块，用于根据所述雷达工作参数确定合成孔径雷达SAR的回波信号矩阵；
[0041]基于匹配滤波的距离压缩模块，用于根据所述雷达工作参数构造实现距离压缩的匹配滤波器，并根据所述匹配滤波器对所述回波信号矩阵完成脉冲压缩，确定距离压缩信号；
[0042]距离徙动校正模块，用于对观测场景进行地面网格划分，并叠加在同一距离门上的距离压缩信号，确定距离徙动校正信号；
[0043]变换域的稀疏字典构建模块，用于根据所述场景历史数据参数构建变换域的稀疏字典；
[0044]相位补偿和相干叠加模块，用于根据所述距离徙动校正信号以及所述稀疏字典，基于逆白化处理将复信号重构问题转换为实信号重构问题，基于加权l1范数优化方法进行相位补偿和相干叠加，输出合成孔径雷达图像。
[0045]可选的，所述回波信号矩阵为：
[0046]其中，S
echo
为回波信号矩阵，S
echo,m,k
为回波信号矩阵S
echo
当中第m行、第k列的元素，m∈[1，Na]，k∈[1，Nr]，Na为发射脉冲数，Nr为距离采样点数。
[0047]可选的，所述基于匹配滤波的距离压缩模块，具体包括：
[0048]距离向傅里叶变换单元，用于将所述回本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于逆白化的合成孔径雷达增量成像处理方法，其特征在于，包括：获取雷达工作参数以及当前观测区域的场景历史数据；所述雷达工作参数包括发射脉冲数、距离采样点数、脉冲重复频率、距离向采样率、雷达工作带宽、发射脉冲宽度、距离向调频率、工作波长、采样延时、仿真中心时刻雷达发射脉冲的时刻矩阵的转置矩阵、从接收窗开启时间起的距离向采样时刻矩阵以及距离频域的频点矩阵；根据所述雷达工作参数确定合成孔径雷达SAR的回波信号矩阵；根据所述雷达工作参数构造实现距离压缩的匹配滤波器，并根据所述匹配滤波器对所述回波信号矩阵完成脉冲压缩，确定距离压缩信号；对观测场景进行地面网格划分，并叠加在同一距离门上的距离压缩信号，确定距离徙动校正信号；根据所述场景历史数据参数构建变换域的稀疏字典；根据所述距离徙动校正信号以及所述稀疏字典，基于逆白化处理将复信号重构问题转换为实信号重构问题，基于加权l1范数优化方法进行相位补偿和相干叠加，输出合成孔径雷达图像。2.根据权利要求1所述的基于逆白化的合成孔径雷达增量成像处理方法，其特征在于，所述回波信号矩阵为：其中，S
echo
为回波信号矩阵，S
echo,m,k
为回波信号矩阵S
echo
当中第m行、第k列的元素，m∈[1，Na]，k∈[1，Nr]，Na为发射脉冲数，Nr为距离采样点数。3.根据权利要求1所述的基于逆白化的合成孔径雷达增量成像处理方法，其特征在于，所述根据所述雷达工作参数构造实现距离压缩的匹配滤波器，并根据所述匹配滤波器对所述回波信号矩阵完成脉冲压缩，确定距离压缩信号，具体包括：将所述回波信号矩阵进行距离向傅里叶变换，确定距离向傅里叶变换后的回波信号；根据所述距离频域的频点矩阵以及所述距离向调频率构建实现距离压缩的匹配滤波器；将所述距离向傅里叶变换后的回波信号的每行分别与所述匹配滤波器逐点相乘，确定相乘后的二维矩阵；对所述相乘后的二维矩阵的距离向维度两端进行补零操作，确定补零后的矩阵；对所述补零后的矩阵进行距离向傅里叶反变换，确定距离压缩信号。4.根据权利要求1所述的基于逆白化的合成孔径雷达增量成像处理方法，其特征在于，所述对观测场景进行地面网格划分，并叠加在同一距离门上的距离压缩信号，确定距离徙动校正信号，具体包括：对观测场景进行地面网络划分，确定每个场景点的坐标；设定卫星采样初始位置，根据所述卫星采样初始位置确定卫星采样位置坐标；
根据所述场景点坐标以及所述卫星采样位置坐标确定所有场景点在每个采样时刻的斜距；根据所述斜距确定时延，并得到在所述时延时间上的距离压缩信号；构造一个空矩阵，将同一个距离门上的在所述时延时间上的距离压缩信号进行求和，并将求和结果放入至所述空矩阵，直至填满所述空矩阵，确定填满后的矩阵为距离徙动校正信号。5.根据权利要求1所述的基于逆白化的合成孔径雷达增量成像处理方法，其特征在于，所述根据所述距离徙动校正信号以及所述稀疏字典，基于逆白化处理将复信号重构问题转换为实信号重构问题，基于加权l1范数优化方法进行相位补偿和相干叠加，输出合成孔径雷达图像，具体包括：根据所述距离徙动校正信号与场景之间的投影关系确定观测矩阵；根据所述距离徙动校正信号、所述观测矩阵以及所述稀疏字典，初始化所述变换域中场景中第k
’
个距离门上的目标，并根据初始化的目标的实部和虚部判断符号，确定分别针对实部和虚部的稀疏字典；其中，k
’
为距离门序号；根据所述实部的稀疏字典以及所述虚部的稀疏字典重新表示原始回波信号以及重构观测矩阵；基于加权l1范数优化方法，根据重新表示的原始回波信号以及重构的观测矩阵求解第g+1次中所述回波信号矩阵的第k'列场景，并根据迭代准则，对每列场景循环判断，直到满足所述迭代准则，输出合成孔径雷达图像；其中，g为迭代次数。6.根据权利要求5所述的基于逆白化的合...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿纪文，陈文姣，吴明阳，关雪涛，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队航天工程大学士官学校，
类型：发明
国别省市：