专利名称：一种sar层析三维成像方法
技术领域：
本发明属于电子信号处理技术领域，涉及空间遥感和空对地观测信息处理技术领域，特别涉及机载合成孔径雷达(Synthetic Apertu re Radar, SAR)层析三维成像技术。
背景技术：
SAR是二十世纪雷达技术发展的重要里程碑，它利用雷达回波信号的相关性，累积雷达运动过程中回波信号的多普勒频移，在雷达的运动方向上合成等效的雷达孔径，实现方位向的高分辨成像。因SAR采用主动工作模式，对自身发射电磁波的反射回波进行成像处理，不受光照、温度等外界环境的限制，可实现全天时、全天候的区域检测成像，且对植被、测绘和军事等领域得到了广泛的应用。传统SAR是对三维场景的二维成像且由于距离向成像位置由目标与雷达的距离决定，SAR成像结果实际上是具有相同距离(不同地面位置、不同高程的综合结果)的所有散射体散射系数的叠加，因此在二维SAR成像中存在着圆柱对称模糊(即成像结果无法分辨具有相同距离的不同散射体)、叠掩现象(雷达接收到目标上部反射回波先于下部反射回波)等问题，难以满足越来越高的成像精度和复杂环境侦查的要求。而问题的根源在于二维SAR成像的本质是三维场景空间到二维成像平面沿距离为半径的圆柱面的投影。因此，解决问题的最直接方法就是获得目标的第三维信息，避免三维空间到二维平面投影的
息损失。层析SAR(TomoSAR)将合成孔径原理扩展至第三维即高度向，从而得到三维图像。TomoSAR的基本思想是通过不同时刻和不同轨道位置对同一地区采集的多次SAR回波数据，在高度向上合成大孔径。国内外机载SAR层析三维成像的主要形式为首先利用机载二维SAR系统在不同视角的轨迹上获得同一区域的多幅SAR 二维成像结果，再将所有的SAR图像进行配准处理以使对图像的处理对应于同一散射体的处理；然后按照轨迹分布的顺序逐像素的将所有图像构建高度向序列信号，并对高度向信号进行调频校正后通过傅里叶变换得到散射体的高度向分布，加之二维成像的斜距-方位向共同实现三维无模糊成像。然而，由于航迹数量和分布的稀疏性，高度向难以得到大孔径，因此高度向分辨率远低于方位向分辨率，因此在不影响方位-距离分辨率的条件下，高度向需使用超高分辨率算法。鉴于高度向信号的稀疏性，即在方位-距离分辨单元内的散射可以看作少量散射中心散射的合成，提出了基于压缩感知(Compress Sensing)理论的高度向超高分辨率算法。对于稀疏基线的SAR成像过程，可以看作是稀疏信号的重构，目前，主要的稀疏信号表不方法有基追踪(Basis Pursuit,BP)算法、贪娶算法。BP算法有很好的稳建性,但是运算效率很差；另一方面，贪婪算法虽然运算效率高，但是稳健性得不到保证。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的SAR层析三维成像方法存在的上述问题，提出了一种SAR层析三维成像方法。本发明的技术方案为一种SAR层析三维成像方法，具体包括如下步骤步骤1，对SAR层析系统各基线接收的回波信号进行二维成像处理，将所有成像结果按基线顺序进行配准处理，逐像素构建高度向信号，进行相位校正后得到观测向量G G = x+w = o. r +W其中，G=Iix^w1,…，xm+wm，…，XM+WM]T，X= [X1,...，XM]T 为实测数据向量，W = [O1, ，com， ，com]t为独立同分布的高斯白噪声；￠) =
τ，X = [Xl，···, xm, .··, xM]T 为实测数据向量，W= [ω17…，Qm,…，ωΜ]τ为独立同分布的高斯白噪声；Φ = [Φ0, ···, Φη, ···,Φν-J 为测量矩阵，其中
2.根据权利要求I所述的SAR层析三维成像方法，其特征在于，初始化信号稀疏度具体为k = T，T为场景目标个数。
全文摘要
本发明公开了一种SAR层析三维成像方法。本发明的方法采用将正则化正交匹配追踪(ROMP)与SAR层析三维成像系统结合，通过准确重构高度向稀疏信号来实现高度维聚焦。当测量矩阵严格满足约束等距性条件(RIP)时，该方法可对任意稀疏信号进行精确重构。利用该成像方法，对稀疏度为k的稀疏信号经过k次迭代即可获得一个原子数|I|≥2k的支撑集I来精确重构高度向稀疏信号，运算量小，运算效率高，而且每次迭代时对观测向量进行排序，保证了迭代的最优性，具有较高的重构稳健性。
文档编号G01S13/90GK102662171SQ201210121340
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月23日 优先权日2012年4月23日
发明者曹宗杰, 皮亦鸣, 窦宏林, 范录宏, 闵锐, 黄伟 申请人:电子科技大学