1.一种机载圆迹SAR对不同高度目标分离的方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤一、构建圆迹SAR数据采集几何模型,以分析得到回波信号,回波信号为不同高度回波信号的混合信号;
步骤二、通过灰度相关性算法对不同子孔径目标进行配准估算出其高度;
步骤三、定义SAR投影矩阵,构建基于完备小波字典的稀疏成像方法 ,以得到不同高度目标的联合稀疏图像;
步骤四、截取回波信号中不同高度的回波子块进行处理,得到不同高度的平面的目标图像;
步骤五、通过实验仿真混合不同高度目标的图像的回波数据,以验证步骤一到步骤四的有效性。
2.根据权利要求1所述一种机载圆迹SAR对不同高度目标分离的方法,其特征在于:系统工作在高度为H的飞机上,绕观测目标做圆形轨迹飞行,半径为R,速度保持不变,运动过程中雷达波束中心始终指向场景中心,观测场景为半径为 的圆形区域,通过计算得雷达到场景中心距离为 ,雷达与x轴的方位角为 ,雷达坐标为, 表示慢时间域;步骤一中,雷达发送线性调频信号,即: (1)
其中 表示矩形窗函数,是线性调频信号脉冲宽度,是快时间变量,是发射信号中心频率,是线性调频斜率,假设探测区域内任意一点P的坐标为 ,则雷达与P点之间的瞬时距离为: (2)
P点接收的雷达回波信号为:
(3)
经正交解调后,P点的目标回波可写为: (4)
其中 为目标散射特性函数,假设为各向同性散射,则目标散射特性不随入射角变化而变化;
所有点目标混合的雷达回波信号为: = (5)
然后对混合信号的回波进行距离向压缩,这里以(4)式进行推导,首先对(4)作距离向傅里叶变换,可以得到: (6)
其中 为距离频率变量,对回波数据作匹配滤波和运动补偿,使场景中心点回波相位为
0 ,可以对公式(4)乘以如下函数: (7)。
3.根据权利要求2所述一种机载圆迹SAR对不同高度目标分离的方法,其特征在于:步骤二具体包括:灰度自相关算法为: (8)
其中 、 分别表示(i,j)处子图和模板图像的平均灰度值, 、 分别表示子图和模板图像每个像素点的平均灰度值, 表示子图与模板图像的相似度,值越大则相似程度越高;
圆迹SAR目标高度估计公式如下: (9)
其中 是经过配准后的两幅子孔径图像的点相差的距离,是子孔径图像相差的角度,为雷达俯仰角。
4.根据权利要求3所述一种机载圆迹SAR对不同高度目标分离的方法,其特征在于:步骤三包括:S1,将距离向脉冲压缩后的数据重排得到列向 ,并定义雷达系统映射矩阵为 ,得到的信号模型为: (10)
其中,为相位历史数据, 为包含了不同高度的点目标的复值的SAR成像投影算子,f是场景的散射系数, 表示加性噪声,为高斯白噪声;
S2,定义一个完备小波字典 ,将 SAR 图像 示为完备小波字典 稀疏表示,有: (11)
其中 为稀疏表示的系数,雷达回波数据可以重新记为: (12)
基于非二次正则化框架,将SAR图像重建问题表述为以下优化问题: (13)
其中,
(14)
代表 范数, 、是标量正则化参数,针对 范数约束,式(14)中的 范数使用以下平滑逼近: (15)
其中 是一个常数,K是复矢量 的长度, 表示其第i个元素;因此,出于数值目的,将(15)式带入(14)式,得到以下经过修改过的代价函数: (16)
其中 为向量 的第i个元素,N代表向量 的长度,当 时,式(10)中,式(16)可使用拟牛顿法实现迭代求解最小值;对式(16)的系数 计算实部和虚部的梯度,得到: (17)
其中,
(18)
这里,
(19)
其中, 是代价函数的复梯度, 表示矩阵的转置, 表示一个对角矩阵;
用 的近似代替海森矩阵,根据牛顿法得到迭代公式如下: (20)
其中 是迭代步长, 是迭代n次之后的估计值,式(20)进一步推导可得 (21)
此时,迭代式(15)是一个 为共轭对称矩阵的线性方程组,将幅度低于门限值的数都设为0,使用预处理共轭梯度处理方法即可实现式(21)的迭代求解,从而得到所需图像。
5.根据权利要求4所述一种机载圆迹SAR对不同高度目标分离的方法,其特征在于:步骤三的S2中, 的取值范围为:0< <1。