采用CNN与RSVA组合对SAR回波数据旁瓣抑制的处理方法技术

本发明专利技术公开了一种采用CNN与RSVA组合对SAR回波数据旁瓣抑制的处理方法，第一，利用SAR信号的线性可加性，通过设置不同点目标间隔和强度，生成仿真回波数据，利用其主瓣位置与点目标位置之间的对应关系，从仿真回波数据中还原去除旁瓣的回波数据，建立训练集；第二，将仿真回波数据通过插值和滑窗规范化获取切片样本；第三，建立卷积神经网络模型，该网络结构包含四层卷积层，一个全连接层和一个神经元作为输出；第四，将滑窗后的训练集输入卷积神经网络模型，采用随机梯度下降法对网络模型进行训练，得到一维旁瓣抑制模型；第五，对于实时回波数据进行插值，并结合训练好的一维旁瓣抑制模型，得到压缩后的预测值，利用RSVA重构生成旁瓣抑制后的回波数据。

Sidelobe suppression of SAR echo data using combination of CNN and RSVA

【技术实现步骤摘要】
采用CNN与RSVA组合对SAR回波数据旁瓣抑制的处理方法
本专利技术涉及对SAR回波数据旁瓣进行抑制的方法，更特别地说，是指一种采用CNN与SVA组合对SAR回波数据旁瓣抑制的处理方法。
技术介绍
星载SAR(SyntheticApertureRadar，合成孔径雷达)是一种具有全天候、全天时的能力的成像系统，不受云、雨、雾、黑夜等自然条件的限制，在军事领域、地形测绘等许多领域有广泛的应用价值。星载SAR系统原始回波信号的模拟对SAR系统设计、成像算法研究等有重要意义。1999年10月哈尔滨工业大学出版社出版、刘永坦编著的《雷达成像技术》指出，合成孔径雷达(SAR，SyntheticApertureRadar)安装在运动平台上，按照一定的重复频率发射、接收脉冲，形成回波信号。SAR系统的结构框图如图1所示，SAR系统包括有星上雷达系统、卫星平台及数据下传系统和地面系统三部分，对合成孔径雷达成像处理是在地面系统中完成的。地面系统通过地面接收站接收卫星平台及数据下传系统下发的回波信号，该回波信号经SAR信号处理器进行成像处理，获得SAR回波数据；所述SAR回波数据存储于备档操作系统中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用CNN与RSVA组合对SAR回波数据旁瓣抑制的处理方法，其特征在于包括有下列步骤：步骤一，获取SAR实时回波数据；对从地面接收站实时接收到的回波信号

【技术特征摘要】
1.一种采用CNN与RSVA组合对SAR回波数据旁瓣抑制的处理方法，其特征在于包括有下列步骤：步骤一，获取SAR实时回波数据；对从地面接收站实时接收到的回波信号进行成像处理，得到实时SAR回波数据所述是二维数据，采用矩阵形式表示为：Na表示方位向采样点总数；Nf表示距离向采样点总数；x是一个变量，取值范围1至Na，表示为方位向第x个点，也称为方位向的标识号；y是一个变量，取值范围1至Nf，表示为距离向第y个点，也称为距离向的标识号；表示实时信号沿方位向上采集到的第1个方位时刻的距离向上的第1个采样点；表示实时信号沿方位向上采集到的第1个方位时刻的距离向上的第2个采样点；表示实时信号沿方位向上采集到的第1个方位时刻的距离向上的第y个采样点；表示实时信号沿方位向上采集到的第1个方位时刻的距离向上的第Nf个采样点；表示实时信号沿方位向上采集到的第2个方位时刻的距离向上的第1个采样点；表示实时信号沿方位向上采集到的第2个方位时刻的距离向上的第2个采样点；表示实时信号沿方位向上采集到的第2个方位时刻的距离向上的第y个采样点；表示实时信号沿方位向上采集到的第2个方位时刻的距离向上的第Nf个采样点；表示实时信号沿方位向上采集到的第x个方位时刻的距离向上的第1个采样点；表示实时信号沿方位向上采集到的第x个方位时刻的距离向上的第2个采样点；表示实时信号沿方位向上采集到的第x个方位时刻的距离向上的第y个采样点；表示实时信号沿方位向上采集到的第x个方位时刻的距离向上的第Nf个采样点；表示实时信号沿方位向上采集到的第Na个方位时刻的距离向上的第1个采样点；表示实时信号沿方位向上采集到的第Na个方位时刻的距离向上的第2个采样点；表示实时信号沿方位向上采集到的第Na个方位时刻的距离向上的第y个采样点；表示实时信号沿方位向上采集到的第Na个方位时刻的距离向上的第Nf个采样点；采用CSA方法对回波信号矩阵进行成像处理后，得到实时成像结果矩阵的矩阵表示为：Nb是方位向上能够有效产生Na点接收回波所对应的场景目标的采样长度(点数)，亦为观测矩阵的列数；表示实时成像结果在方位向上对应第1方位时刻的距离向第1像素点；表示实时成像结果在方位向上对应第1方位时刻的距离向第2像素点；表示实时成像结果在方位向上对应第1方位时刻的距离向第y像素点；表示实时成像结果在方位向上对应第1方位时刻的距离向第Nf像素点；表示实时成像结果在方位向上对应第2方位时刻的距离向第1像素点；表示实时成像结果在方位向上对应第2方位时刻的距离向第2像素点；表示实时成像结果在方位向上对应第2方位时刻的距离向第y像素点；表示实时成像结果在方位向上对应第2方位时刻的距离向第Nf像素点；表示实时成像结果在方位向上对应第x方位时刻的距离向第1像素点；表示实时成像结果在方位向上对应第x方位时刻的距离向第2像素点；表示实时成像结果在方位向上对应第x方位时刻的距离向第y像素点；表示实时成像结果在方位向上对应第x方位时刻的距离向第Nf像素点；表示实时成像结果在方位向上对应第Nb方位时刻的距离向第1像素点；表示实时成像结果在方位向上对应第Nb方位时刻的距离向第2像素点；表示实时成像结果在方位向上对应第Nb方位时刻的距离向第y像素点；表示实时成像结果在方位向上对应第Nb方位时刻的距离向第Nf像素点；步骤二，方位向上实时回波数据旁瓣抑制处理；步骤21，取出成像结果矩阵中的距离向上对应第y距离时刻的成像后方位信号记为步骤22，将成像后的方位信号E实时方位进行线性插值得到方位插值信号E实时方位插值，其线性插值公式为：利用上式计算插值中的值，其中m为所需插值的倍数，n为插值后相邻方位向间的位置，得到插值之后的信号，以成像后的方位信号为例，其插值得到的信号步骤23，对插值后的信号进行滑窗规范化，建立实时处理回波数据样本，如图2所示，将每一个窗长长度的样本送入网络中进行学习，其中步长为l，窗长为WK窗长；实时采集的第z个样本可以表达为h实时为实时信号采样的各个值，式中WK窗终＝WK窗始+WK窗长，在经历一个步长后，下一个样本可以表达为对每一滑窗样本进行规范化处理，以减少数据层次过大导致的网络训练模型不佳；步骤24，将规范化后的样本送入所训练得到的一维旁瓣抑制模型中，得到每一样本的中心时刻预测值，以第z个样本为例，其预测结果为RPREz；对每一样本规范化进行逆操作得到：步骤25，通过样本寻址方式，将PREz按照第z个样本在原信号的位置重构生成方位向旁瓣抑制后的回波信号对方位向旁瓣抑制后的回波信号进行m的采样，以逆变换预插值操作；最后将每一方位信号重新组合成方位向旁瓣抑制后的回波数据Nb是方位向上能够有效产生Na点接收回波所对应的场景目标的采样长度(点数)，亦为观测矩阵的列数；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第1方位时刻的距离向第1像素点；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第1方位时刻的距离向第2像素点；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第1方位时刻的距离向第y像素点；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第1方位时刻的距离向第Nf像素点；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第2方位时刻的距离向第1像素点；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第2方位时刻的距离向第2像素点；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第2方位时刻的距离向第y像素点；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第2方位时刻的距离向第Nf像素点；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第x方位时刻的距离向第1像素点；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第x方位时刻的距离向第2像素点；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第x方位时刻的距离向第y像素点；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第x方位时刻的距离向第Nf像素点；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第Nb方位时刻的距离向第1像素点；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第Nb方位时刻的距离向第2像素点；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第Nb方位时刻的距离向第y像素点；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第Nb方位时刻的距离向第Nf像素点；步骤三，距离向上实时回波数据旁瓣抑制处理；步骤31，取出方位向旁瓣抑制后成像结果矩阵中的距离向上对应第x距离时刻的成像后距离信号，记为且步骤32，将成像后的距离信号进行线性插值得到信号其线性插值公式为利用上式计算插值中的值，其中m为所需插值的倍数，n为插值后y与y+1间的位置，得到插值之后的信号，以距离信号为例，其插值得到的信号步骤33，对插值后的信号进行滑窗规范化，建立实时处理回波数据样本，将每一个窗长长度的样本送入网络中进行学习，其中步长为l，窗长为WK窗长；实时采集的第z个样本可以表达为h实时为实时信号采样的各个值，式中WK窗终＝WK窗始+WK窗长，在经历一个步长后，下一个样本可以表达为对每一滑窗样本进行规范化处理，以减少数据层次过大导致的网络训练模型不佳；步骤34，将规范化后的样本送入所训练得到的一维旁瓣抑制模型中，得到每一样本的中心时刻预测值，以第z个样本为例，其预测结果为RPREz；对每一样本规范化进行逆操作处理；步骤35，通过样本寻址方式，将PREz按照第z个样本在原信号的的位置重构生成距离向旁瓣抑制后的回波信号对距离向旁瓣抑制后的回波信号进行m的采样，以逆变换预插值操作；最后将每一距离信号重新组合成旁瓣抑制后的回波数据Nb是方位向上能够有效产生Na点接收回波所对应的场景目标的采样长度(点数)，亦为观测矩阵的列数；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第1方位时刻的距离向第1像素点；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第1方位时刻的距离向第2像素点；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第1方位时刻的距离向第y像素点；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第1方位时刻的距离向第Nf像素点；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第2方位时刻的距离向第1像素点；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第2方位时刻的距离向第2像素点；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第2方位时刻的距离向第y像素点；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第2方位时刻的距离向第Nf像素点；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第x方位时刻的距离向第1像素点；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第x方位时刻的距离向第2像素点；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第x方位时刻的距离向第y像素点；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第x方位时刻的距离向第Nf像素点；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第Nb方位时刻的距离向第1像素点；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第Nb方位时刻的距离向第2像素点；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第Nb方位时刻的距离向第y像素点；表示方位向旁瓣抑制后成像结果在方位向上对应第Nb方位时刻的距离向第Nf像素点；步骤四，RSVA处理；将步骤一的实时成像结果矩阵采用RSVA处理得到RSVA抑制后的结果矩阵Nb是方位向上能够有效产生所述Na点接收回波所对应的场景目标的采样长度(即点数)，亦为观测矩阵的列数；表示实时成像结果在方位向上对应第1方位时刻的距离向第1像素点；表示实时成像结果在方位向上对应第1方位时刻的距离向第2像素点；表示实时成像结果在方位向上对应第1方位时刻的距离向第y像素点；表示实时成像结果在方位向上对应第1方位时刻的距离向第Nf像素点；表示实时成像结果在方位向上对应第2方位时刻的距离向第1像素点；表示实时成像结果在方位向上对应第2方位时刻的距离向第2像素点；表示实时成像结果在方位向上对应第2方位时刻的距离向第y像素点；表示实时成像结果在方位向上对应第2方位时刻的距离向第Nf像素点；表示实时成像结果在方位向上对应第x方位时刻的距离向第1像素点；表示实时成像结果在方位向上对应第x方位时刻的距离向第2像素点；表示实时成像结果在方位向上对应第x方位时刻的距离向第y像素点；表示实时成像结果在方位向上对应第x方位时刻的距离向第Nf像素点；表示实时成像结果在方位向上对应第Nb方位时刻的距离向第1像素点；表示实时成像结果在方位向上对应第Nb方位时刻的距离向第2像素点；表示实时成像结果在方位向上对应第Nb方位时刻的距离向第y像素点；表示实时成像结果在方位向上对应第Nb方位时刻的距离向第Nf像素点；步骤五，RSVA与S...

【专利技术属性】
技术研发人员：于泽，原森，李春升，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11