基于兩級多分辨重構的無源分布式sar成像處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于兩級多分辨重構的無源分布式SAR成像處理方法，屬于合成孔徑雷達成像信號處理方法【技術領域】。本方法包括如下步驟：一，對機載接收機接收到的目標回波信號進行濾波、解調處理，將來自不同輻射源的目標回波信號分離出來，并分別解調到基帶；二，對步驟一分離得到的各通道信號分別采用傅立葉重構算法處理得到目標的粗分辨率圖像；三，對步驟二處理得到的多個粗分辨率圖像，針對每一個粗分辨像素單元，在圖像間利用稀疏重構方法得到該像素單元內目標的高分辨率圖像，最后通過數據篩選和圖像拼接得到整個場景的高分辨率圖像。本方法既能解決稀疏采樣導致的柵瓣問題，同時相比傳統(tǒng)稀疏重構方法具有更好的計算效率。
【專利說明】基于兩級多分辨重構的無源分布式SAR成像處理方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于兩級多分辨重構的無源分布式SAR成像處理方法，屬于合成孔徑雷達(synthetic aperture radar,簡稱SAR)成像信號處理方法【技術領域】。
【背景技術】
[0002]無源雷達是一種本身不提供輻射源，而是利用外部機會輻射源典型如電臺、電視臺和無線通信基站等作為照射源的雷達。由于無需發(fā)射機提供照射源，無源雷達具有隱蔽性好、抗干擾能力強和成本低等優(yōu)點，是當前雷達領域的一個研究熱點。對于常用的外部機會照射源，他們提供的信號通常具有載頻低、帶寬小等特點，這使得無源雷達往往具有比較差的距離和方位分辨率，因而研究熱點也主要集中在對目標的定位和追蹤上。近年來，一方面受高分辨率成像需求推動，另一方面無源雷達可提供的多個機會照射源為高分辨率成像提供了可能，因此無源雷達成像受到了越來越多的關注。無源合成孔徑雷達是一種重要的無源成像雷達系統(tǒng)，它利用多個機會輻射源作為照射源，而雷達接收機則裝載在運動的平臺上對目標回波進行接收，利用多個輻射源的提供的空間和頻率分集以及接收機平臺運動帶來的空間分集可以提供對目標的高分辨率成像。目前，針對無源合成孔徑雷達的成像方法可以分為三大類，第一大類基于傅里葉重構技術，他利用了雷達采集數據與成像區(qū)目標函數之間存在的傅里葉變換關系，直接對接收數據做傅里葉變換得到目標圖像，如文獻 1:“Multistatic synthetic aperture imaging of aircraft using reflectedtelevision signals”(基于電視信號的多基合成孔徑雷達對空中目標成像)和文獻2:“基于外輻射源的分布式無源雷達成像算法”中公開的技術；第二大類是反投影類算法，如文獻 3:“Multistatic synthetic aperture radar image formation”(多基合成孔徑雷達成像)和文獻4 一種基于回波相關的無源合成孔徑雷達成像方法”中公開的技術；第三類大類是稀疏重構類，如文獻5 基于壓縮感知的稀疏無源雷達成像”，文獻6 基于壓縮感知的多基地無源雷達成像算法”和文獻7:uCompressed sensing of mono-static andmult1-static SAR”(單基和多基合成孔徑雷達的壓縮感知成像)中公開的技術。傅里葉重構類和反投影類類都要求信號采樣滿足Nyquist定理，而無源分布式雷達數據采集通常是分段稀疏的，即在每一個子帶內采樣是滿足Nyquist定理，但不同子帶間確是稀疏的，因此這兩類方法都存在如何有效抑制柵瓣問題。稀疏重構類算法能解決稀疏采樣問題，但該類算法目前還沒有有效的快速算法，針對大量數據的處理還存在效率太低問題。
【發(fā)明內容】
[0003]本發(fā)明提出了一種基于兩級多分辨重構的無源分布式SAR成像處理方法，充分考慮了無源分布式合成孔徑雷達的數據采樣特點，通過兩級多分辨成像，既能解決稀疏采樣導致的柵瓣問題，同時相比傳統(tǒng)稀疏重構方法具有更好的計算效率。
[0004]本發(fā)明為解決其技術問題采用如下技術方案:
[0005]一種基于兩級多分辨重構的無源分布式SAR成像處理方法，包括如下步驟:[0006](I)對機載接收機接收到的目標回波信號通過一組帶通濾波器，將來自不同輻射源的目標回波信號分離出來，對分離出來的每個子帶信號通過下變頻解調成基帶信號；
[0007](2)對步驟I分離得到的各通道解調信號分別進行極坐標格式轉換，然后采用傅立葉重構算法處理得到目標的粗分辨率圖像；
[0008](3)對步驟2處理得到的多個粗分辨率圖像，針對每一個粗分辨像素單元，在圖像間利用稀疏重構方法得到該像素單元內目標的高分辨率圖像，最后通過數據篩選和圖像拼接得到整個場景的高分辨率圖像。
[0009]本發(fā)明的有益效果如下:
[0010]相比直接傅里葉重構和直接稀疏重構，本發(fā)明采用的兩級重構方法存在如下優(yōu)點。
[0011](I)在數據不滿足Nyquist采樣定理條件下，本發(fā)明可以很好的克服直接傅里葉重構方法所面臨的柵瓣效應。
[0012](2)本發(fā)明方法第一級采用傅里葉重構，計算效率非常高，第二級雖然是稀疏重構，但數據維數大大降低，因此整個計算效率相比直接稀疏重構要有極大提高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1 (a)是雙基雷達數據采集幾何模型；圖1 (b)是雙基雷達空間頻域采樣位置。
[0014]圖2(a)是分布式雷達數據采集幾何模型；圖2(b)是分布式雷達空間頻域采樣位置。
[0015]圖3是本發(fā)明算法處理流程圖。
[0016]圖4是本發(fā)明算法處理流程示意圖。
[0017]圖5是極坐標格式轉換示意圖。
[0018]圖6是第二級稀疏重構示意圖。
[0019]圖7(a)是單分辨單元精分辨率分析示意圖；圖7(b)是多分辨單元精分辨率分析示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本發(fā)明創(chuàng)造做進一步詳細的說明。為了說明方便，首先介紹分布式無源合成孔徑雷達的信號模型和數據特點。
[0021]信號模型:
[0022]無源分布式合成孔徑雷達利用空間稀疏分布的多個機會源(電視、廣播或者通信信號源)作為照射源，然后利用裝載在運動平臺上的雷達接收機對感興趣區(qū)域目標反射的信號進行接收。每一個輻射源和接收機構成一個雙基對。我們首先考慮單個雙基對的信號模型。
[0023]假設數據采集幾何模型如圖1 (a)所示，為簡化分析，我們只考慮兩維幾何。在這一幾何模型中，感興趣區(qū)域中心定義為坐標原點，輻射源和接收機位置可由極徑和極角確定，即(rT。，θτ)和(rK。，ΘΕ)分別表示輻射源和接收機位置，其中下標T，R分別表示發(fā)射機和接收機，下標c表示孔徑中心。假設場景中存在一點目標，其位置為(xt，yt)，下標t表示目標，散射系數為σ。該目標到輻射源和接收機的位置分別為6和1.,。[0024]假設輻射源發(fā)射信號為s ( τ ) = exp (i2 π f τ )，式中i為虛數單位，f為信號頻率，τ為距離向時間，exp表示指數函數。接收機對目標反射的該信號進行接收。通過解調后，接收信號可表示為
【權利要求】
1.一種基于兩級多分辨重構的無源分布式SAR成像處理方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)對機載接收機接收到的目標回波信號通過一組帶通濾波器，將來自不同輻射源的目標回波信號分離出來，對分離出來的每個子帶信號通過下變頻解調成基帶信號； (2)對步驟I分離得到的各通道解調信號分別進行極坐標格式轉換，然后采用傅立葉重構算法處理得到目標的粗分辨率圖像； (3)對步驟2處理得到的多個粗分辨率圖像，針對每一個粗分辨像素單元，在圖像間利用稀疏重構方法得到該像素單元內目標的高分辨率圖像，最后通過數據篩選和圖像拼接得到整個場景的高分辨率圖像。
【文檔編號】G01S7/41GK103941256SQ201410199640
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月12日 優(yōu)先權日:2014年5月12日
【發(fā)明者】毛新華, 路冉, 丁嵐, 田宵駿, 江山, 朱岱寅 申請人:南京航空航天大學
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