[发明专利]基于非均匀采样的DPC-MAB SAR成像方法

摘要

本发明公开了一种基于非均匀采样的DPC-MAB SAR成像方法，属于合成孔径雷达信号处理领域。本发明针对DPC-MAB SAR系统面临的方位向周期非均匀采样问题，将M个通道的回波数据进行组合，等效为常规单通道SAR回波数据进行距离向的脉冲压缩，根据周期非均匀采样点计算等效回波数据每一列的简化分数阶傅里叶变换，通过重建均匀采样信号的简化分数阶傅里叶变换谱来实现目标的成像。本发明不仅在满足纳奎斯特采样率下实现目标的准确成像，相比传统的成像方式，还能实现欠采样情况下的目标成像，解决了低采样率下基于非均匀采样的DPC-MAB SAR成像问题。

主权项

1.一种基于非均匀采样的DPC-MAB SAR成像方法，其特征在于，包含如下步骤：步骤1：DPC-MAB SAR系统接收来自各方位向子天线的M个通道的回波数据，其中每个通道的距离向采样点数为N_r，方位向采样点数为N_a，即每个通道的回波数据为N_a×N_r的矩阵；将M个通道的回波数据进行组合，组合后的回波数据[X_r]的距离向采样点数仍为N_r，方位向采样点数为L=MN_a，即组合后的回波数据为L×N_r的矩阵[X_r]，该矩阵的第1行至第M行分别对应通道1至通道M回波数据矩阵的第一行，该矩阵的第(M+1)行至第2M行分别对应通道1至通道M回波数据矩阵的第2行，以此类推，该矩阵的第((N_a-1)M+1)行至第N_aM行分别对应通道1至通道M回波数据矩阵的第N_a行；步骤2：组合后的回波数据[X_r]等效为常规单通道SAR回波数据，对该等效回波数据[X_r]进行距离向的脉冲压缩，得到矩阵[X_r1]；步骤3：确定等效回波数据[X_r]的方位向周期非均匀采样的L个时间点的集合{t_n}：t_n=t_m+ceil(n/M)PRT；n=0，1,…，L-1；m=nmod M；         （1）其中t₀=0，t₁=d/(2V_a)，……，t_M-1=(M-1)d/(2V_a)，PRT为实际DPC-MAB SAR系统的方位向脉冲重复周期，ceil(·)表示下取整，mod M表示模M求余，d为子天线相位中心间距，V_a是平台飞行速度；步骤4：根据步骤3获得的前M个非均匀采样时间点{t_m,m=0,1，...M-1}得到M×M的矩阵[A]，[A]的第i行第k列元素[A]_i，k由式（2）计算，其中T=PRT/M；[A]i,k=1MΣm=0M-1e-j2π(i-k)MTtm;]]>i＝1,...,M；k＝1，...,M       （2）步骤5：对步骤4得到的矩阵[A]求其逆矩阵[A]^-1；步骤6：令q=1；步骤7：根据步骤3获得的周期非均匀采样的L个时间点{t_n}，对步骤2得到的距离向脉冲压缩后的矩阵[X_r1]的第q列进行阶次为p=2arccot(2πK_a)/π的分数阶傅里叶变换然后将得到的i＝1,...M;k＝1,...N_a}写成M×N_a的矩阵矩阵的第i行第k列元素为[X~p]i,k=X~p(ui,k);]]>步骤8：利用步骤4得到的T、步骤5得到的矩阵[A]^-1以及步骤7得到的矩阵由式（3）计算M×N_a的矩阵[X_p]；[Xp]=T[A]-1[X~p]---(3)]]>步骤9：对步骤8得到的矩阵[X_p]的每行分别进行转置，获得M个列向量，然后再将各列顺序首尾相接得到如式（4）所示的MN_a长的列向量Y_p：Y_p=[X_p(1,:)，X_p(2,:)，…，X_p(M,:)]^T         （4）其中X_p(i，:)为M×N_a的矩阵[X_p]第i行，列向量Y_p为方位向均匀采样信号的简化分数阶傅里叶谱，即Y_p为矩阵[X_r1]第q列的脉冲压缩结果；步骤10：令q的值加1，对步骤2距离向脉冲压缩后的矩阵[X_r1]的第q列进行从步骤7到步骤9的处理，直到q=N_r最后一次执行从步骤7到步骤9的处理，完成后所获得的N_r个列向量构成的大小为L×N_r的矩阵即是所观测区域的成像结果。