基于压缩冗余采样的线阵三维sar成像方法

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1、基于压缩冗余采样的线阵三维SAR成像方法赵逸超1，朱宇涛1，杨猛1，粟毅1，张祥军2，丁杨2（1.国防科学技术大学电子科学与工程学院，湖南长沙410073；2.中国人民解放军94535部队，江苏徐州221000）摘要：线阵三维SAR系统可实现对地面场景的三维成像，是近年来研究的热点，但受载机平台和实际条件的限制，其切航迹向分辨率难以提高。结合三维场景中的目标稀疏特征，提出了一种基于压缩冗余采样的线阵三维SAR超分辨成像方法。相比于匹配滤波成像方法，该方法需要较少的阵元数就可以进行超分辨成像，并且冗余基的采样结构使成像位置更加精确，在

2、抑制旁瓣的同时大大提高了切航迹向的分辨率。仿真实验证明了算法的有效性。.jyqkation，PCA）原理[11]的等效阵列为均匀分布的收发共用T/R的线阵，阵列中心位于原点，阵元数为NM，间隔为d。载机飞行高度为H，沿x轴以速度v飞行，发射信号的中心频率是f0。高频激励下，目标可采用S,ym=[y1],y2,?,yNx，成像结果使点目标落在与其最近的采样点上，这样会出现较大的误差，成像效果受到很大的影响。为了提高成像质量，采取冗余结构作为正交基。由于DFT是DTFT采样得到的，对DFT进行插值，参照DTFT的结构[8]，得到更加密集

3、的采样点，使散射点落到采样点的概率更大，这样散射点的成像位置更加接近于真实值。冗余因子可以表示为C=ρydf∈N+，其中ρy表示切航迹向的分辨率，即就是DFT基的空间采样间隔；df表示冗余基的空间采样间隔。那么，稀疏非均匀阵列的感知矩阵A可以表示为：式中Δ=2πx表示频域采样间隔。当C=1时，表示传统的DFT基结构。图3显示了采用传统DFT基和冗余结构下的重构误差对比图。4仿真实验为了验证本文提出基于压缩冗余采样的线阵三维SAR成像算法的性能，利用点目标仿真实验进行分析。仿真参数如表1所示。根据以上的仿真数据，切航迹向的分辨率为：ρ

4、y=10m。为了研究冗余因子对超分辨成像效果的影响，从等距阵列中随机抽取25%的阵元进行成像，图4显示的是冗余因子对切航迹向点扩展函数的影响。从图中可以明显看出，C=10的点扩展函数更加规整，但是主瓣宽度明显增加。图5~图7显示的是点目标的三维成像结果，从图像可以看出，RD算法产生了非常明显的旁瓣，并且无法分开邻近的目标点。当冗余因子为1时，压缩感知也不能将邻近的点目标分开。而当冗余因子为4时，压缩感知算法不仅区分出了点目标，而且大大降低了旁瓣的影响。图7给出了不同条件的噪声对信号重构误差的影响。从图中可以看出，C=1和C=2的曲线

5、基本上相同，说明冗余因子增加1对于压缩感知的结果没有太大的影响。而噪声对C=4的误差整体上小于C=10，说明压缩感知重构效果好坏和冗余因子的大小不成正比。通过点目标的实际位置可知，散射点正好全部落在C=4定义的切航迹向采样点上，所以使其重构误差最小。不同噪声对信号重构误差的影响见图8。5结语针对线阵三维SAR阵元数量和分布受制于机翼长度和载荷的问题，本文采用了稀疏非等距阵元的排布方式，并阐述了一种基于冗余采样压缩感知的线阵三维SAR超分辨成像方法。仿真实验证明了该方法的有效性。相比于传统的匹配滤波的方法，压缩感知的方法对旁瓣进行了明

6、显的抑制。相比于传统的正交基，冗余结构的正交基提供了更多的采样点，提高了成像精度。本文提出的方法理论上不需要对原有系统进行较大的改进，通过冗余的方式可以得到较好的处理结果。然而较大的运算量是压缩感知成像处理的缺点。但是随着信号处理技术的发展，相信压缩冗余采样在线阵三维SAR超分辨成像领域有着广阔的应用前景。.jyqkagingviapressedsensing[C]//20113rdInternationalAsia?PacificConferenceonSyntheticApertureRadar（APSAR）.Seoul，Sou

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