[发明专利]一种基于数据旋转的稀疏线阵SAR三维成像方法

权利要求书

1.一种基于数据旋转的稀疏线阵SAR三维成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、系统参数初始化，初始化的参数包括发射信号载频f₀，方位向采样频率PRF，距离向采样点数N_r，目标照射时间T_s，方位向采样点数M，线阵阵元数目N′，稀疏线阵阵元间隔d_i；

S2、回波录取并解调，具体过程如下：

S21、初始化一个稀疏三维回波矩阵其中N表示线阵间距满足奈奎斯特定理时的阵元数目，O为零矩阵；

S22、对每个阵元在每个方位时刻收到的回波进行录取并解调到基带，根据各个阵元所在的空间位置填充到S_echo中，得到三维LASAR回波信号S_echo(t,m,n)；

S3、将回波信号S_echo(t,m,n)与参考信号s_ref(t)进行相关处理，得到距离向脉冲压缩后的结果S_r(t,m,n)；

S4、数据旋转扩充变换：对S_r(t,m,n)的每一个距离切面S_rⁱ(m,n),i∈[1,N_r],m∈[1,M],n∈[1,N]做数据旋转扩充处理，初始化扩充矩阵为将原矩阵S_rⁱ的信息与扩充后矩阵S₂一一对应，规则如下：

变换后的在各行和各列都有已知元素；

S5、对S4得到的结果做矩阵填充，采用奇异值阈值法实现矩阵填充；

S6、对S5的结果做旋转扩充逆变换；

S7、重复S4～S6的步骤，对所有的距离切面信号填充恢复，得到最终重构的三维信号

S8、采用后向投影方法实现目标三维成像。

2.根据权利要求1所述的一种基于数据旋转的稀疏线阵SAR三维成像方法，其特征在于，所述步骤S5具体过程如下：

S51、初始化参数，设定最大迭代次数MAX，初始化迭代次数k＝1、迭代步长δ、投影矩阵P_Ω、待恢复矩阵S₀＝0；

S52、奇异值分解：其中U_k-1和V_k-1是正交矩阵，Σ_k-1＝diag({σ_j}1≤j≤r)，r为Y_k-1的秩，σ_j为奇异值；

S53、计算奇异值收缩算子：X_k＝D_τ(Y_k-1)＝U_k-1D_τ(Σ_k-1)V_k-1^T，其中D_τ(·)为软阈值操作，D_τ(Σ_k-1)＝diag({σ_j-τ}₊)，t₊表示的非负部分，即t₊＝max(0,t)；

S54、更新：

S55、基于奇异值阈值的矩阵填充迭代终止判定，如果k＝MAX，达到最大迭代次数，迭代终止，反之，k＝k+1，返回S52，继续第k+1次迭代。

3.根据权利要求1所述的一种基于数据旋转的稀疏线阵SAR三维成像方法，其特征在于，所述步骤S8具体步骤如下：

S81、初始化后向投影成像空间，对成像空间进行网格划分，划分为P个像素单元，为了使相邻两个点目标能被区分，网格间隔应略小于分辨率要求；

S82、计算各个网格像素点与接收阵元在不同方位时刻下的距离历史，通过距离历史求出相应的时延，对于在第m个方位时刻的第n个阵元距离像素点P_p(x_p,y_p,z_p)的时延为τ_m,n,p：

S83、对成像场景中的各个网格像素点P_p(x_p,y_p,z_p)，提取其对应时延徙动轨迹上的回波数据，利用S82得到的时延对提取出的数据沿轨迹做相位补偿，相位补偿因子为：

S84、相干叠加，对相位补偿后的回波数据进行相干叠加，将S7得到的回波与S83得到的补偿相位相乘累加：

得到最终三维成像结果。