一种方位多通道SAR信号自适应重构方法技术

本发明专利技术属于雷达技术领域领域，公开了一种方位多通道SAR的信号自适应重构方法，包括：获取各通道接收到的回波数据的二维谱；对于基带频率范围内的每一基带频率，利用二维谱得到对应的多通道数据矩阵得到对应的协方差矩阵；在多普勒频率范围内的每一多普勒频率处构造对应的第一导向矢量，进而利用第一导向矢量以及每一基带频率对应的协方差矩阵，计算得到该多普勒频率处的N个多普勒谱，利用每一多普勒频率处的N个多普勒谱确定基带多普勒中心及有效多普勒带宽，在每一基带频率处，根据基带多普勒中心及有效多普勒带宽得到模糊分量编号，利用模糊分量编号重构该基带频率处的信号矩阵。本发明专利技术能够保持多普勒谱的完整性，提高重构信号的信噪比。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及雷达
，尤其涉及一种方位多通道SAR信号自适应重构方法。
技术介绍
方位多通道合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar，SAR)系统具有比传统单通道SAR系统在更多的自由度，其以空间采样来弥补时间采样，突破了最小天线面积限制，在宽测绘带及高分辨成像方面具有优异的性能。由于方位多通道SAR系统的脉冲重复频率(PulseRecurrenceFrequency，PRF)小于真实的多普勒带宽，方位多通道SAR系统的每个通道接收的回波都存在多普勒模糊。因此，如何从混叠的多普勒谱中恢复出无模糊的多普勒谱是方位多通道SAR系统在宽幅高分辨成像中的一个重要问题。近年来，人们进行了大量研究，并提出了许多行之有效的方法，比如，层析重排(Interleaving)算法，该方法只需把各个通道接收的信号按照方位位置的不同进行重排，就可以实现方位信号重构。除此以外，Krieger提出了波束形成算法，该方法在均匀采样的情况下可以得到很好的重构效果，但是在非均匀采样时算法的性能会下降甚至失效。在波束形成算法的基础上，又提出了一种改进的波束形成方法，该方法在非均匀采样的情况下依然能够有效的实现方位信号重构。但是，以上方法均以模糊分量的个数是恒定的整数或者奇数，且不同基带频率处模糊分量的个数是相同的为前提，同时，这些算法多注重某个基带频率处的模糊分量的处理，而并没有分析和考虑过整个基带频率范围内模糊分量的变化情况。而在实际应用中，模糊分量的个数通常是随基带频率变化的，并不总是常数，所以，将模糊分量个数假定为整数或是奇数且恒定不变会影响SAR图像的信噪比和方位分辨率。
技术实现思路
针对以上现有技术存在的不足，本专利技术的实施例提供一种方位多通道SAR的信号自适应重构方法，能够有效解决传统方位多通道SAR信号重构方法由于未考虑模糊分量随基带频率变化和要求导向矢量已知所引起的模糊分量个数和位置变化的问题，不仅能够保持多普勒谱的完整性，提高重构信号的信噪比，还能在重构过程中估计出多普勒中心、天线方向图等参数。为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：一种方位多通道SAR的信号自适应重构方法，所述方位多通道SAR包括M个通道，M为整数，M＞1，该方法包括如下步骤：步骤1，对M个通道中的第m个通道接收到的回波数据进行等效相位中心处理，接着对等效相位中心处理后的回波数据进行距离向脉冲压缩处理，然后对经距离向脉冲压缩处理后的回波数据进行方位维和距离维的快速傅里叶变换，得到第m个通道接收到的回波数据的二维谱{S1(fr，fb)，S2(fr，fb)，…，Sm(fr，fb)，…，SM(fr，fb)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方位多通道SAR的信号自适应重构方法，所述方位多通道SAR包括M个通道，M为整数，M＞1，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1，对所述M个通道中的第m个通道接收到的回波数据进行等效相位中心处理，接着对等效相位中心处理后的回波数据进行距离向脉冲压缩处理，然后对经距离向脉冲压缩处理后的回波数据进行方位维和距离维的快速傅里叶变换，得到所述第m个通道接收到的回波数据的二维谱{S1(fr，fb)，S2(fr，fb)，…，Sm(fr，fb)，…，SM(fr，fb)}；其中，Sm(fr，fb)表示第m个通道接收到的回波数据的二维谱，m取1到M之间的所有整数值；fr表示距离频率，L表示距离向采样点数；fb表示基带频率，PRF表示脉冲重复频率；步骤2，对于基带频率范围内的全部N个基带频率中的第n个基带频率fb(n)，利用步骤1中得到的所述M个通道接收到的回波数据在所述第n个基带频率fb(n)、第i个离频率处的二维谱，构造得到所述第n个基带频率fb(n)的第i个多通道数据矩阵其中，N为整数，n取1到N之间的所有整数值，i取1到L之间的所有整数值，上标T表示转置运算；利用所述第n个基带频率fb(n)的全部L个多通道数据矩阵计算得到所述第n个基带频率fb(n)对应的协方差矩阵步骤3，在多普勒频率范围内的全部P个多普勒频率中的第p个多普勒频率处，构造得到所述第p个多普勒频率对应的第一导向矢量进而利用所述第一导向矢量b以及所述第n个基带频率fb(n)对应的协方差矩阵Rn，计算得到所述第p个多普勒频率fa(p)在所述第n个基带频率fb(n)处的多普勒谱其中，P为整数，p取1到P之间的所有整数值，υ表示所述方位多通道SAR的速度，Da表示发射天线长度，xm表示第m个通道与参考通道等效相位中心之间的距离，上标‑1表示求逆运算，上标H表示共轭转置运算；确定所述第p个多普勒频率处的N个多普勒谱中的最大多普勒谱；步骤4，将全部P个多普勒频率中每一多普勒频率处的最大多普勒谱作为天线方向图在该多普勒频率处的取值，得到P个离散点，利用所述P个离散点进行高斯拟合，得到天线方向图；根据所述天线方向图，确定基带多普勒中心fdc；根据所述基带多普勒中心fdc以及所述天线方向图计算得到有效多普勒带宽Be；步骤5，在全部N个基带频率中的每一基带频率处，根据所述基带多普勒中心fdc以及所述有效多普勒带宽Be得到该基带频率处的模糊分量编号；利用该基带频率处的模糊分量编号构造得到该基带频率对应的第二导向矢量根据该基带频率对应的第二导向矢量ci计算得到该基带频率处的最优权矢量进而根据该基带频率处的最优权矢量提取得到该基带频率处的全部I个模糊分量信号；其中，第i个模糊分量信号为i表示模糊分量编号，i分别取Imin到Imax之间的所有整数值，Imin表示模糊分量的最小编号，Imax表示模糊分量的最大编号，I＝Imax‑Imin+1；根据该基带频率处的全部I个模糊分量信号，重构得到该基带频率处的信号矩阵Sref(fr，fb)＝[Sref(fr，fb+Imin·PRF)Sref(fr，fb+Imin+1·PRF)...Sref(fr，fb+Imax·PRF)]T。...

【技术特征摘要】
1.一种方位多通道SAR的信号自适应重构方法，所述方位多通道SAR包括M个通道，M为整数，M＞1，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1，对所述M个通道中的第m个通道接收到的回波数据进行等效相位中心处理，接着对等效相位中心处理后的回...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙光才，肖力，左绍山，王振东，邢孟道，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61