一種周期非均勻採樣sar信號的多通道重建方法和裝置製造方法
2023-06-05 02:07:16
一種周期非均勻採樣sar信號的多通道重建方法和裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開一種周期非均勻採樣合成孔徑雷達(SAR)信號的多通道重建方法，該方法包括：周期的改變雷達發射機的脈衝重複頻率，獲得方位向周期非均勻採樣的SAR回波信號，根據所述周期非均勻採樣的SAR回波信號的通道特徵構建約束重建濾波器的欠定線性方程組，獲得多通道重建後的信號功率，再聯合所述欠定線性方程組和所述信號功率的最小化條件，獲得最優的重建濾波器，利用所述最優的重建濾波器完成多通道重建。
【專利說明】 —種周期非均勻採樣SAR信號的多通道重建方法和裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及周期非均勻合成孔徑雷達(SAR, Synthetic Aperture Radar)信號的恢復問題，尤其涉及一種周期非均勻採樣SAR信號的多通道重建方法和裝置。
【背景技術】
[0002]隨著新體制新概念SAR的發展，方位向SAR信號的周期非均勻採樣問題成為許多新體制SAR的一個主要問題，普遍存在於分離相位中心多波束SAR、多平臺多基SAR和捷變脈衝重複頻率SAR中。為了恢復出均勻採樣信號，一種有效的方法是採用多通道重建算法。
[0003]然而，由於系統噪聲和天線旁瓣的影響，多通道重建會放大噪聲功率和方位模糊信號功率。並且，非均勻採樣越嚴重，噪聲功率和方位模糊功率就被放大的越多，對雷達系統的性能和雷達圖像的影響就會越大。
【發明內容】
[0004]為解決現有存在的問題，本發明主要提供一種周期非均勻採樣SAR信號的多通道重建方法和裝置，使得在恢復天線主瓣內信號的同時，最小化幹擾信號，提高雷達系統的性能和雷達圖像的質量。
[0005]本發明的技術方案是這樣實現的:
[0006]本發明提供一種周期非均勻採樣SAR信號的多通道重建方法，該方法包括:
[0007]周期的改變雷達發射機的脈衝重複頻率，獲得方位向周期非均勻採樣的SAR回波信號;
[0008]根據所述周期非均勻採樣的SAR回波信號的多通道特徵構建約束重建濾波器的欠定線性方程組；
[0009]獲得多通道重建後的信號功率；
[0010]聯合所述欠定線性方程組和所述信號功率的最小化條件，獲得最優的重建濾波器，利用所述最優的重建濾波器完成多通道重建。
[0011]上述方案中，所述獲得方位向周期非均勻採樣的SAR回波信號為:由於周期的改變了雷達發射機脈衝重複頻率，得到的回波信號在方位向為周期非均勻採樣的SAR回波信號，並將一個周期內的多個非均勻採樣點看作來自不同的通道，脈衝重複頻率的變化特徵決定各個通道的多通道特徵。
[0012]上述方案中，所述根據所述周期非均勻採樣的SAR回波信號的多通道特徵構建約束重建濾波器的欠定線性方程組為:根據周期非均勻採樣的SAR回波信號的多通道特徵確定預濾波器矩陣，再根據所述預濾波器矩陣構建約束重建濾波器的欠定線性方程組。
[0013]上述方案中，所述預濾波器矩陣Hmxn為:
[0014]
【權利要求】
1.一種周期非均勻採樣合成孔徑雷達SAR信號的多通道重建方法，其特徵在於，所述多通道重建方法包括: 周期的改變雷達發射機的脈衝重複頻率，獲得方位向周期非均勻採樣的SAR回波信號; 根據所述周期非均勻採樣的SAR回波信號的多通道特徵構建約束重建濾波器的欠定線性方程組； 獲得多通道重建後的信號功率； 聯合所述欠定線性方程組和所述信號功率的最小化條件，獲得最優的重建濾波器，利用所述最優的重建濾波器完成多通道重建。
2.根據權利要求1所述的多通道重建方法，其特徵在於，所述獲得方位向周期非均勻採樣的SAR回波信號為:由於周期的改變了雷達發射機脈衝重複頻率，得到的回波信號在方位向為周期非均勻採樣的SAR回波信號，並將一個周期內的多個非均勻採樣點看作來自不同的通道，脈衝重複頻率的變化特徵決定各個通道的多通道特徵。
3.根據權利要求1所述的多通道重建方法，其特徵在於，所述根據所述周期非均勻採樣的SAR回波信號的多通道特徵構建約束重建濾波器的欠定線性方程組為:根據周期非均勻採樣的SAR回波信號的多通道特徵確定預濾波器矩陣，再根據所述預濾波器矩陣構建約束重建濾波器的欠定線性方程組。
4.根據權利要求3所述的多通道重建方法，其特徵在於，所述預濾波器矩陣Hmxn為:
5.根據權利要求4所述的多通道重建方法，其特徵在於，所述欠定線性方程組為:
Hmxn.Pj = A, j = 1,2,...,M 其中，P」表示第j個處理頻帶對應的重建濾波器向量;A = [a1；...,aj,...，aM]T,其中，aj = I表示保留第j個處理頻帶對應的頻譜，ak = 0(k = I, 2,..., M, k ≠ j)表示抑制其它M-1個處理頻帶對應的頻譜。
6.根據權利要求1所述的多通道重建方法，其特徵在於，所述獲得多通道重建後的信號功率為:確定通道的協方差矩陣，根據所述協方差矩陣得到多通道重建後的信號功率。
7.根據權利要求6所述的多通道重建方法，其特徵在於，其中，所述通道的協方差矩陣為:
Rs = E{SH(f)S(f)} 其中，E{.}表示求期望；.Η表示求向量或矩陣的共軛轉置；向量S表示由各個通道的信號構成的向量，所述向量S為:
S= [S1 (f),S2(f),...,SN(f)] 其中，Si(f)，i = 1,2,…，N表示N個通道中第i個通道的信號。
8.根據權利要求7所述的多通道重建方法，其特徵在於，所述多通道重建後的信號功率為:E(|SPj|2) = (PjhRsPjI O
9.根據權利要求1至8任一項所述的多通道重建方法，其特徵在於，所述聯合所述欠定方程組和信號功率最小化條件，獲得最優的重建濾波器為:聯合所述欠定方程組和信號功率最小化條件得到一個線性約束最小化功率(LCMP)，為:
10.根據權利要求9所述的多通道重建方法，其特徵在於，所述利用最優的重建濾波器完成多通道重建為:將各個通道的信號組成的行向量S乘以所述最優的重建濾波器列向量Pj得到第j個處理頻帶的頻譜，將M個處理頻帶的頻譜連接起來，獲得重建後的均勻採樣信號。
11.一種周期非均勻採樣合成孔徑雷達SAR信號的多通道重建裝置，其特徵在於，所述多通道重建裝置包括:信號獲取模塊、方程構建模塊、信號功率確定模塊和重建模塊；其中， 信號獲取模塊，用於周期的改變雷達發射機的脈衝重複頻率，獲得方位向周期非均勻採樣的SAR回波信號； 方程構建模塊，用於根據所述周期非均勻採樣的SAR回波信號的多通道特徵構建約束重建濾波器的欠定線性方程組； 信號功率確定模塊，用於獲得重建後的信號功率； 重建模塊，用於聯合所述欠定線性方程組和所述信號功率的最小化條件，獲得最優的重建濾波器，利用所述重建濾波器完成多通道重建。
12.根據權利要求11所述的多通道重建裝置，其特徵在於，所述方程構建模塊，具體用於根據所述周期非均勻採樣的SAR回波信號的多通道特徵確定預濾波器矩陣Hmxn，再根據所述預濾波器矩陣Hmxn構建約束重建濾波器的欠定線性方程組。
13.根據權利要求12所述的多通道重建裝置，其特徵在於，所述預濾波器矩陣Hmxn為:
14.根據權利要求12所述的多通道重建裝置，其特徵在於，所述欠定線性方程組為:
Hmxn.Pj = A, j = 1,2,...,M 其中，P」表示第j個處理頻帶對應的重建濾波器向量;A = [a1；...,a」,...，aM]T,其中，aj = I表示保留第j個處理頻帶對應的頻譜，ak = 0(k = I, 2,..., M, k ^ j)表示抑制其它M-1個處理頻帶對應的頻譜；N表示一個周期內的N個非均勻採樣點，非均勻採樣信號來源於N個通道；M表示處理的頻帶個數。
15.根據權利要求11所述的多通道重建裝置，其特徵在於，所述信號功率確定模塊，具體用於確定通道的協方差矩陣，再根據所述協方差矩陣得到重建後的信號功率。
16.根據權利要求15所述的多通道重建裝置，其特徵在於，所述通道的協方差矩陣為:
Rs = E{SH(f)S(f)} 其中，E{.}表示求期望；.Η表示求向量或矩陣的共軛轉置；向量S表示由各個通道的信號構成的向量，所述向量S為:
S= [S1 (f),S2(f),...,SN(f)] 其中，Si(f)，i = 1,2,…，N表示N個通道中第i個通道的信號。
17.根據權利要求16所述的多通道重建裝置，其特徵在於，所述確定的重建後的信號功率為=EdSPjI2) = (PjhRsPjI ο
18.根據權利要求11所述的多通道重建裝置，其特徵在於，所述重建模塊，具體用於聯合所述欠定方程組和信號功率最小化條件得到一個線性約束最小化功率(LCMP):
19.根據權利要求18所述的多通道重建裝置，其特徵在於，所述重建模塊，具體還用於將各個通道的信號組成的行向量S乘以所述最優的重建濾波器列向量Pj得到第j個處理頻帶的頻譜，將M個處理頻帶的頻譜連接起來，獲得重建後的均勻採樣信號。
【文檔編號】G06F19/00GK104008270SQ201410169221
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年4月24日 優先權日:2014年4月24日
【發明者】羅繡蓮, 鄧雲凱, 王宇, 徐偉, 郭磊 申請人:中國科學院電子學研究所