[发明专利]一种基于压缩感知的高分辨宽测绘带解距离模糊方法

说明书

本发明涉及一种基于压缩感知的高分辨宽测绘带解距离模糊方法，构建采样矩阵，将回波信号表示为采样矩阵、散射系数和噪声，采用凸优化函数来求解散射系数矩阵，该方法结合正交编码技术可以有效地解决传统距离模糊求解过程中存在高副瓣的缺陷，进而实现对地球表面进行高分辨率宽测绘带成像。

技术领域

本发明属于雷达信号处理领域，特别涉及一种基于压缩感知的高分辨率宽测绘带解距离模糊算法，适用于在高分辨宽测绘带对地观测模式下雷达不同脉冲时刻发射正交编码信号的不同距离模糊测绘带求解。

背景技术

在高分辨宽测绘带成像过程中，利用对方位向上不同的慢时间时刻沿方位向上进行相位编码，然后利用解调过程中不同的脉冲产生不同的相位差，由于不同的相位差会带来不同模糊场景有不同的多普勒频率，通过方位多普勒频率滤波，就可以把不同的模糊场景分开，这种方法实现简单，可以获得比较高的方位分辨率；然而存在不足之处是多普勒的容忍性比较差，此外为了对模糊场景进行有效抑制要求方位向上的滤波器具有很深的凹口。用不同的脉冲之间发射正反调频率的线性调频信号，然后利用正反调频率信号的正交特性进行解距离模糊，受其启发当距离模糊倍数增加时，可以通过发射正交编码信号来进行解距离模糊。然而如果利用时域编码信号进行解距离模糊，其距离分辨率受到编码信号时宽的限制很难得到比较高的距离分辨率。如果采用频率编码信号，为了得到比较高的距离分辨，信号带宽要比较宽，而对于宽带信号而言，编码信号的正交性就会变差，由此带来解完距离模糊后信号的副瓣会比较高。

从本质上来说，距离模糊的存在原因是雷达回波信号的距离时域上的欠采样引起的，压缩感知理论说明了可以通过解决一个范数1(l₁)最优化问题，从而从相当有限的采样数据还原出稀疏信号。考虑到海洋目标稀疏特性以及距离模糊特性，压缩感知方法是可以用于解距离模糊的。此外压缩感知方法作为一种信号恢复方法，其可以使恢复后的信号具有很低的副瓣，这一点刚好可以解决前面提到利用正交编码信号在距离高分辨的时候具有很高副瓣的缺点。

发明内容

要解决的技术问题

针对已有编码信号解距离模糊存在高旁瓣的不足，本发明提出一种基于压缩感知的高分辨宽测绘带解距离模糊方法。

技术方案

一种基于压缩感知的高分辨宽测绘带解距离模糊方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：SAR系统在方位的不同脉冲时刻发射不同正交码，S₁、S₂以及S₃是一组正交码，雷达首先发射编码信号S₃，接着发射编码信号S₂，在当前慢时间发射编码信号S₁；由于存在三次距离模糊，在当前慢时间时刻，可以收到成像场景区域1对发射的编码信号S₃的回波，成像场景区域2对发射编码信号S₂的回波以及成像场景区域1对发射编码信号S₁的回波；

步骤2：假设成像场景区域1内有K₁个强散射点，其对应的反射系数为A_k1，到SAR平台对应的斜距为R_k1；成像场景区域2内有K₂个强散射点，对应的反射系数为A_k2，到SAR平台对应的斜距为R_k2，并且有成像场景区域3内有K₃个强散射点，对应的反射系数为A_k3，到SAR平台对应的斜距为R_k3，并且有在方位某一个脉冲时刻雷达收到的回波信号可以表示为为该方位慢时间内对应的快时间，并假设脉冲的重频率为PRF，为加性噪声；

步骤3：定义快时间的采样率为Fs，采样时间间隔为在一个慢时间时刻采样的点数为N，则考虑到距离模糊地次数以及解模糊地需要，需要对快时间进行重新定义；重新定义后的快时间为构造采样矩阵Φ＝{Φ₁,Φ₂,Φ₃}，其中和式中0≤q≤N-1；