确定稀疏微波成像方位向采样序列的方法技术

本发明专利技术提供了一种确定稀疏微波成像方位向采样序列的方法。该方法包括：步骤A：由稀疏微波成像系统的指标要求确定其方位向采样率fp；步骤B：根据方位向采样率fp确定稀疏微波成像方位向采样优化准则；以及步骤C，根据稀疏微波成像方位向采样优化准则，基于模拟退火的采样序列优化算法确定方位向采样序列。本发明专利技术利用采样策略优化准则可以指导稀疏微波成像方位向的优化与设计，稀疏微波成像利用优化后的方位向采样方式获取回波数据，可以提高稀疏微波成像质量。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种。该方法包括：步骤A：由稀疏微波成像系统的指标要求确定其方位向采样率fp；步骤B：根据方位向采样率fp确定稀疏微波成像方位向采样优化准则；以及步骤C，根据稀疏微波成像方位向采样优化准则，基于模拟退火的采样序列优化算法确定方位向采样序列。本专利技术利用采样策略优化准则可以指导稀疏微波成像方位向的优化与设计，稀疏微波成像利用优化后的方位向采样方式获取回波数据，可以提高稀疏微波成像质量。【专利说明】
本专利技术涉及电子行业雷达
，尤其涉及一种确定稀疏微波成像方位向采样 序列的方法。
技术介绍
微波成像在农林监测、海洋监测、测绘制图、军事侦察等领域有着广泛的应用。现 代高分辨率微波成像技术以合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar)为主，其特点为将 雷达设备置于载机或卫星等运载平台上，运载平台相对于地面场景运动的同时，发射并接 收电磁波。所获得的回波经过复杂的二维信号处理后，得到高分辨率的雷达图像。 稀疏微波成像（参考文献1)是将稀疏信号处理理论引入微波成像中，将稀疏 信号处理与微波成像理论两者相结合所形成的新理论、新体制和新方法。其中，稀疏信 号处理理论起源于上世纪90年代，目前的研究热点之一是2006年提出的压缩感知理论 (Compressive Sensing)(参考文献2)。根据CS理论，在采样系统满足某些要求的前提下， 如果一个信号是稀疏的，那么这个信号可以由远低于奈奎斯特采样定理要求的采样率加以 采样，并从采样值得到完美的重建。和传统的SAR相比，稀疏微波成像系统在降低数据率、 降低系统复杂度并提升系统成像性能等方面有着潜在的优势。 稀疏微波成像可以在方位向利用稀疏采样降低数据率，方位向稀疏采样策略是通 过影响观测矩阵的重建性能来间接影响稀疏微波成像质量。采样策略的差异决定了观测矩 阵的稀疏重构性能，最终决定了稀疏微波成像质量。目前常用的评估观测矩阵稀疏重构性 能的准则包括约束等距性质（Restricted Isometry Property, RIP)和相关性条件。其中 RIP是充分条件，且测量矩阵的RIP常数难以验算；相关性条件的适用范围比RIP条件弱， 但容易计算。观测矩阵Φ的第k列与第k'列之间的相关性为： 【权利要求】1. 一种确定稀疏微波成像方位向米样序列的方法，其特征在于，包括： 步骤A :由稀疏微波成像系统的指标要求确定其方位向采样率fp ; 步骤B :根据方位向采样率fp确定稀疏微波成像方位向采样优化准则；以及 步骤C，根据稀疏微波成像方位向采样优化准则，基于模拟退火的采样序列优化算法确 定方位向采样序列。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A中，采用如下公式计算稀疏微 波成像系统的方位向采样率fp : fp = Q cs * Q * V/ P a 其中，降采样率α。,、平台相对地面的速度v和方位向名义空间分辨率pa为稀疏微波 成像系统的指标，加权系数α > 1，根据系统指标需求由用户确定。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对于单通道条带SAR，所述步骤Β中稀疏 微波成像方位向采样优化准则如下：其中，τπ为待设计的采样序列时刻，m=l，2, "·，Μ，Μ为总采样点数；&表示场景目 标的波束中心时刻，1 = 1，2，…，L，L表示场景中目标总数；wa( ·)是天线方向图；4表示 雷达发射信号载频；r ( τ m-1^)表不在米样时刻τ m时雷达与波束中心时刻目标的瞬时 距离；dp (Φ)表示给定参数p时，单通道条带SAR观测矩阵相关系数的支撑集半径，定义如 下：其中，常数0 < P < 1 ;单通道条带SAR观测矩阵Φ中第m行、第1列上的元素定义为 Φ = wa( τ m-t) · exp{j4 π f〇r( τ m-tj/c} ; μ η, (Φ)表示 Φ 的第 1 与 Γ 列之间 的相关系数向量％表示单位矩阵的第1列；Cp是观测矩阵相 关系数集合子集，该集合里面的 元素构成了观测矩阵相关系数中能量最大的（P · 1〇〇) %的部分< 1是约束P相关系数的支撑半径的上界，参数P取（〇，1)之间的数。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对于单通道条带SAR，所述步骤C包括： 子步骤C1 :选择初始采样序列，归一化φ使得计算初始//丨" 与;令最优估计组合设置初始温度T > Tmin，设置支撑半径门限βρ; 子步骤C2 :若温度Τ低于停机温度Tmin则跳转到子步骤C7 ; 子步骤C3:选取当前采样组合的相邻采样组合归一化Φ使得子步骤C4 :计算变为的概率转移函数如果则不接受该转变，则跳转到子步骤C6 ;其中，rand( ·)生成 之间的随机数，概率转移函数的一种实现是：其中，λ 1是归一化系数； 子步骤C5:更新状态则最优子步骤C6 :降低温度Τ ;返回子步骤C2 ;以及 子步骤C7 :输出估计的最优采样序列5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对于多通道条带SAR，所述步骤Β中稀疏 微波成像方位向采样优化准则如下：其中，I为信号接收通道数；τ m为待设计的采样序列时刻，m = 1，2, -·，Μ，Μ为总采样 点数；h表示场景目标的波束中心时刻，1 = 1，2，…，L，L表示场景中目标总数;wa( ·)是 天线方向图&表示雷达发射信号载 频；da为接收子天线长度；Γ(ι表示目标最近斜距；dp(c!V a)表示给定参数p时，多通道条带 SAR观测矩阵相关系数的支撑集半径，定义如下：其中，常数0 < p < 1 ;多通道条带SAR观测矩阵Φ dpc;a中第1列上的元素定其中列向量的第m行元素 Φ i = wa( τ m-ti) · exp {j4 π f〇ri ( τ ^-t!) / c}；Pn , (〇dpcJ表示〇dpc；a的第1与1 ' 列之间的相关系数向量％表示单位矩阵的第1列；Cp是观测矩阵相 关系数集合子集，该集合里面的 元素构成了观测矩阵相关系数中能量最大的（P · 1〇〇) %的部分< 1是约束P相关系数的支撑半径的上界。6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，对于多通道条带SAR，所述步骤C包括： 子步骤C1':选择初始采样序列，归一化ΦdpM使得计算初始;令最优估计组合设置初始温度T > Tmin，设置支撑半径门限βρ;子步骤C2':若温度Τ低于停机温度Tmin则跳转到子步骤C7'; 子步骤C3':选取当前采样组合的相邻采样组合，归一化Φ使得子步骤C4':计算变为的概率转移函数如果则不接受该转变，则跳转到子步骤C6';其中，rand( ·)生成之间的随机数，概率转移函数的一种实现是：其中，λ 1是归一化系数； 子步骤C5':更新状态则最子步骤C6':降低温度Τ;返回子步骤C2';以及 子步骤C7':输出估计的最优采样序列7. 根据权利要求3至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述参数ρ = 0. 7。【文档编号】G01S13/89GK104142500SQ201410415740【公开日】2014年11月12日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定稀疏微波成像方位向采样序列的方法，其特征在于，包括：步骤A：由稀疏微波成像系统的指标要求确定其方位向采样率fp；步骤B：根据方位向采样率fp确定稀疏微波成像方位向采样优化准则；以及步骤C，根据稀疏微波成像方位向采样优化准则，基于模拟退火的采样序列优化算法确定方位向采样序列。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋成龙，赵曜，张冰尘，洪文，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11