[发明专利]基于Relax算法的星载高分宽幅成像方法

说明书

本发明公开了一种基于Relax算法的星载高分宽幅HRWS成像方法，属于雷达目标探测技术领域。本发明根据星载多通道雷达回波的特点，在进行距离向压缩，方位向FFT，将数据转换到距离‑多普勒域后，结合Relax算法，设计了可以实现方位向模糊抑制的迭代方法。最后将方位向模糊抑制后的信号进行方位向压缩，就可以得到无模糊的成像结果。仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。

技术领域

本发明属于雷达目标探测技术领域，涉及一种多通道雷达的信号处理算法，具体是涉及一种基于Relax算法的星载高分宽幅成像方法。

背景技术

分辨率和测绘带宽是星载合成孔径雷达(SAR)的两个重要成像指标。一方面，高分辨率能够更为精确的反映目标特征信息，便于目标识别和特征提取，这在军事侦察、城市绘图及灾害评估等方面有着重要的意义。另一方面，宽测绘带可提供更为广阔的场景信息，以获取全局判读能力，这有利于对土地、森林、海洋等大面积区域的观测。然而，对于传统星载SAR系统，由于受最小天线面积的限制，高分辨率与宽测绘带是一对不可调和的矛盾量，两个性能指标不能同时提高。

在意识到传统单发单收体制的星载SAR无法同时实现高分辨和宽测绘带的情况下，科研工作者开始转而寻求新的方法。人们发现，采用多个通道接收的工作模式可以使问题得到有效解决。在对广域区域进行成像时，需要采用低的脉冲重复频率(PRF)以避免距离向模糊，如果所采用的PRF对于方位向天线来说过低，将会在方位向上产生模糊。因此，星载高分宽幅成像方法的关键在于模糊抑制方法的设计。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：

对于星载SAR雷达高分宽幅成像中模糊抑制方法的不足，提供一种具有较优的方位向模糊抑制效果的方位向模糊抑制方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于Relax算法的星载高分宽幅成像方法，其包括如下步骤：

步骤1，将星载多通道雷达接收到的回波信号进行距离向压缩、方位向FFT，得到距离-多普勒域的数据，然后将星载多通道雷达的多个通道中相同距离-多普勒单元的数据进行组合，得到原始信号：

Z(r,f_d)＝(Z₁(r,f_d),Z₂(r,f_d),…,Z_M(r,f_d))^T

其中，M为奇数，表示通道个数，r表示距离单元，f_d表示多普勒频率，T表示转置矩阵；

步骤2，基于Relax算法对步骤1得到的原始信号的每个距离-多普勒单元进行方位向模糊抑制；

步骤3，将方位向模糊抑制后得到的结果进行方位向压缩，得到成像结果。

优选地，所述步骤2中的方位向模糊抑制包括以下步骤：

步骤2-1，初始化，得到初步估计的信号幅度，即完成下面的运算：

其中，p表示模糊数，f_p表示脉冲重复频率，H表示共轭转置矩阵，Z_rec(r,f_d+pf_p)表示初步估计的不同模糊数下的信号幅度，

表示不同模糊数对应的导向矢量，其中表示各通道的等效相位中心，v_a表示雷达平台的运动速度；