[发明专利]基于连续脉冲编码提升高速SAR平台信噪比的成像方法

说明书

本发明公开了一种基于连续脉冲编码提升高速SAR平台信噪比的成像方法，主要解决现有技术无法在高速SAR平台成像的问题。其实现方案是：设计脉冲串信号，并重复发射该脉冲串信号；根据发射的脉冲串信号得到原始的混叠回波信号；根据发射的脉冲串信号形式构建多元线性方程组：从多元线性方程组中按照确定的步长选取多个方程数量相同的子方程组，进行完整回波信号求解，得到解混叠后的回波信号；对解混叠后的回波信号进行均匀分组并同组叠加，将叠加后的回波信号按照等效的脉冲重复频率进行SAR成像。本发明能提高方位采样率，消除回波的方位频谱混叠，实现在高速平台的成像，可用于地形测绘、海洋观测、灾情预报、农作物评估及天体观测。

技术领域

本发明属于数字信号处理技术领域，特别涉及一种提升高速SAR平台图像信噪比的成像方法，可用于地形测绘、海洋观测、灾情预报、农作物评估及天体观测。

背景技术

合成孔径雷达SAR是一种全天时、全天候的远程探测手段，具有对目标进行成像的能力。雷达图像信噪比SNR是用来衡量一幅雷达图像成像质量重要的指标之一，其直接决定了是否可以从雷达图像中获取准确的目标信息。在军用方面有战场侦察、目标识别、对地攻击等，而在民用方面有地形测绘、海洋观测、灾情预报、农作物评估、天体观测等。

王岩飞等人在“雷达脉冲编码理论方法及应用[J].雷达学报,2019,8(1):1–16.doi:10.12000/JR19023.”中提出脉冲编码理论，是通过提高发射信号占空比，来改善雷达图像的信噪比。即将原来一个脉冲重复周期内发射的单脉冲信号换成一组包含多个单脉冲的长脉冲串信号，再通过对各个接收窗内混叠的回波进行解算处理，恢复出尽可能多的对应单脉冲信号的完整回波，最后将恢复出的各组完整回波进行相干叠加达到提高雷达回波信噪比的目的。该方法存在以下不足：

恢复出多组完整回波需发射过长的脉冲信号，由于发射信号越长，其脉冲串重复周期越大，即脉冲串重复频率越低，因此根据采样定理，将该方法应用于高速SAR平台上会因脉冲串重复频率不够高而导致回波的方位频谱发生混叠，成像效果较差。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中存在的不足，提出一种基于连续脉冲编码提升高速SAR平台信噪比的成像方法，以等效提高方位采样率，消除回波的方位频谱混叠，提升成像效果。

本发明的技术思路是：以脉冲串的长度为周期不断发射脉冲串信号，并选择呈周期排布的接收窗对混叠的回波进行解算处理，将各组恢复出的完整回波信号当作雷达的一次慢时刻采样回波，在高速SAR平台获得高信噪比的同时也可以对目标进行准确成像。

根据上述思路，本发明的实现步骤包括如下：

(1)设计脉冲串信号，并重复发射该脉冲串信号，其中，重复周期为脉冲串信号的宽度，每个脉冲串信号包含多个单脉冲信号，单脉冲信号间的空隙为接收窗口；

(2)根据发射的脉冲串信号，模拟SAR回波信号，得到原始的混叠回波信号；

(3)根据发射的脉冲串信号的形式构建多元线性方程组：LX＝R，其中L是各个接收窗口的观测矩阵，X是需要被解算出来的所有完整回波的集合，R是各个接收窗口的混叠回波信号；

(4)从步骤(3)建立的多元线性方程组中按照确定的步长选取多个方程数量相同的子方程组，进行所有完整回波的集合X的求解，得到解混叠后的回波信号；

(5)对解混叠后的回波信号进行均匀分组并同组叠加，将叠加后的回波信号按照等效的脉冲重复频率PRF进行SAR成像；

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1.等效提高方位采样率，消除回波的方位频谱混叠，适用于高速平台