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题目:基于压缩感知的SAR信号融合成像

关键词:子带融合,压缩感知,合成孔径雷达

  摘要



 

合成孔径雷达 (Synthetic Aperture Radar, SAR) 已成为空间信息遥感技术飞速发展时代的主旋律之一。高分辨率、宽测绘带是星载SAR不懈追求的目标,然而随着成像区域的增大、分辨率的提升,使得SAR系统需要发射更大时间带宽积的信号,且存储和传输的数据量剧增,这给SAR系统带来巨大的压力。解决距离向高分辨率和大数据量的存储、传输对硬件系统的挑战成为合成孔径雷达发展的关键问题之一。因此,本文提出将压缩感知和子带信号融合技术应用到合成孔径雷达成像中,在提高距离向分辨率的同时,降低数据量的存储和传输。

首先,压缩感知可以极大地降低信号的采样率及数据存储和传输的代价,显著地降低信号处理时间和计算成本。而线性调频信号在脉冲压缩之后具有稀疏特性。论文在第二部份基于压缩感知和线性调频信号的特点,研究了SAR信号的稀疏化处理以及重构算法。

其次,采用子带融合的方法,能够突破传统成像方法中固有的限制,有效地改善距离向分辨率。论文第三部分的主要工作包括:根据多雷达系统观测特性,研究了子带相干融合的基本原理;由雷达对同一目标区域的回波信号的幅相差异,对传统的Root-MUSIC算法进行改进来估计子带间的相干参数;在考虑真实雷达接收数据时存在频率缺失情况,提出构造预测滤波器对已有的信号信息进行外推和内插来估计信号缺失的频率值。

最后,在论文的第四部分将子带融合与压缩感知相结合引入SAR系统,研究了具体的融合原理;根据雷达发射接收信号的形式以及子带信号的应用,得出子带信号回波仿真方法;由压缩感知和子带融合对SAR回波信号进行距离向处理后,实现了距离向的聚焦处理,且不破坏方位向的信号特性,本文对传统RD成像算法进行了改进,以实现二维高精度聚焦成像。