星载合成孔径雷达方位向第一模糊区回波信号能量抑制系统

摘要

本发明公开了一种星载合成孔径雷达方位向第一模糊区回波信号能量抑制系统，该能量抑制系统运行在SAR信号处理器中；本发明对SAR原始回波在SAR信号处理器中进行处理，首先剔除方位向第一模糊区回波信号的能量，然后对残余信号进行成像处理，得到无模糊的成像结果。该系统利用了第一模糊区回波信号和原始回波数据的相关性，基于最小二乘法解析出第一方位模糊区的散射系数，然后从获取的回波信号中剔除利用第一模糊区散射系数重建的回波信号，从而得到无模糊的主区回波信号。通过对典型星载SAR参数的点目标和面目标仿真和成像，证明了本发明设计的能量抑制系统能够适用于任意的星载SAR系统。

说明书

技术领域

本发明涉及一种对合成孔径雷达的回波信号的处理系统，更特别地说，是指一种用于星 载合成孔径雷达成像处理的方位模糊抑制系统。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)系统是一种有源的遥感设备，它主 动向目标发射电磁波，利用目标散射特性作用下接收到回波信号进行成像。星载合成孔径雷 达是一个非常复杂的系统，系统参数众多且相互关联、相互制约。在距离向，雷达发射线性 调频信号，经过对回波信号进行脉冲压缩，从而得到较高的距离向分辨率；在方位向，通过 卫星的雷达平台在前进过程波束与目标相对位置的变化，形成等效线性阵列天线，从而提高 了方位分辨率。

影响星载SAR的图像质量的关键因素之一就是方位模糊性问题。这与星载SAR的脉冲工作方 式有关，其脉冲重复频率(Pulse Repetitive Frequency，PRF)的选择与方位模糊紧密相关。 由于多普勒效应，SAR所收到的回波沿方位向可以等效为一个线性调频(linear frequency  modulation，LFM)信号，并且这个LFM信号是离散的，抽样频率为PRF。方位向LFM信号是 被方位向的天线方向图加权的，但是天线方向图都存在着旁瓣且处于较高频段上。

1999年10月哈尔滨工业大学出版社出版、刘永坦编著的《雷达成像技术》指出，合成孔 径雷达的多普勒频谱是非带限，目标回波谱是以脉冲重复频率重复的，因此主谱之外的回波 信号将折叠进入主谱区，从而造成方位模糊。合成孔径雷达(SAR，Synthetic Aperture  Radar)安装在运动平台上，按照一定的重复频率发射、接收脉冲，形成回波信号。SAR系 统的结构框图如图1所示，SAR系统包括有星上雷达系统、卫星平台及数据下传系统和地面 系统三部分，对合成孔径雷达成像处理是在地面系统中完成的。地面系统通过地面接收站接 收卫星平台及数据下传系统下发的回波信号，该回波信号经SAR信号处理器进行成像处理， 获得SAR图像；所述SAR图像存储于备档操作系统中。2008年3rd TerraSAR-X Science  Team Meeting上Gabban A.、Greidanus H.、Smith A.J.E.、Anitori L.、Thoorens F.-X.、 Malorqui J.发表的《Ship surveillance with terrasar-x scansar》中给出了典型的星载 SAR方位模糊成像结果。理论上，星载SAR的方位模糊区有无数多个，2001年CIE  International Conference on Radar上Zhimin Z.、Zhensong W.发表的《On  suppressing azimuth ambiguities of Synthetic Aperture Radar by three filters》指 出85％以上的模糊信号能量集中在方位向第一模糊区。其中，方位向第一模糊区包含方位向 +1模糊区与-1模糊区两个区域。

关于方位模糊抑制，目前主要有两种方法。1993年第31卷《IEEE Transactions on  Geoscience and Remote Sensing》Moreira A.发表的《Suppressing the Azimuth  Ambiguities in Synthetic Aperture Radar Images》提出了同相对消的方法，本方法要求 产生方位模糊的源必须是点目标，并且要精确估计它的位置。2005年第43卷《IEEE  Transactions on Geoscience and Remote Sensing》Guarnieri A.M.发表的《Adaptive  removal of azimuth ambiguities in SAR images》采用自适应维纳滤波器从成像结果中 估计无模糊的成像结果，该方法要求观测场景服从复高斯过程。

发明内容

针对上述方法存在的局限性以及方位模糊能量主要来源于第一模糊区的特点，本发明对 SAR原始回波在SAR信号处理器中进行处理，首先剔除方位向第一模糊区回波信号的能量， 然后对残余信号进行成像处理，得到无模糊的成像结果。本发明提出的一种对星载合成孔径 雷达方位向第一模糊区回波信号的能量进行抑制处理的系统，该系统利用了第一模糊区回波 信号和原始回波数据的相关性，基于最小二乘法解析出第一方位模糊区的散射系数，然后从 获取的回波信号中剔除利用第一模糊区散射系数重建的回波信号，从而得到无模糊的主区回 波信号。通过对典型星载SAR参数的点目标和面目标仿真和成像，证明了本发明设计的能量 抑制系统能够适用于任意的星载SAR系统。

本发明的一种星载合成孔径雷达方位向第一模糊区回波信号能量抑制系统，该能量抑制 系统运行在SAR信号处理器中，所述SAR信号处理器包括有回波信号排列模块(1)、主成 像区空间定位模块(2)、方位向+1模糊区空间定位模块(3)、方位向+1模糊区空间离散 化模块(4)、方位向+1模糊区反演和消除模糊模块(5)、方位向-1模糊区空间定位模块 (6)、方位向-1模糊区空间离散化模块(7)、方位向-1模糊区反演和消除模糊模块(8)、 主成像区空间离散化模块(9)和方位向主成像区处理模块(10)；

(A)在回波信号排列模块(1)中对接收到的星载回波数据E_二维回波排列为一维数据 E_一维回波；

(B)在主成像区空间定位模块(2)中根据星载合成孔径雷达的系统参数，确定出回波 数据对应的主成像区域的空间位置；

(C)在方位向+1模糊区空间定位模块(3)中根据主成像区域的位置，确定出方位向 +1模糊区的位置；

在方位向+1模糊区空间离散化模块(4)中对方位向+1模糊区进行空间离散化，构建 得到方位向第一模糊区对应的测量矩阵Φ₊₁；

在方位向+1模糊区反演和消除模糊模块(5)中依据最小二乘法从测量矩阵Φ₊₁和一维 回波数据E_一维回波中得到方位向+1模糊区的散射系数然后从一维回波数据E_一维回波中 减去方位向+1模糊区对应的回波信号得到残余信号E_{残余信号1}；

(D)在方位向-1模糊区空间定位模块(6)中根据主成像区域的位置，确定出方位向 -1模糊区的位置；

在方位向-1模糊区空间离散化模块(7)中对方位向-1模糊区进行空间离散化，构建 得到方位向第一模糊区对应的测量矩阵Φ_-1；

在方位向-1模糊区反演和消除模糊模块(8)中依据最小二乘法从测量矩阵Φ_-1和残余 信号E_{残余信号1}中得到方位向-1模糊区的散射系数然后从残余信号E_{残余信号1}中减去方位 向-1模糊区对应的回波信号得到残余信号E_{残余信号2}；

(E)在主成像区空间离散化模块(9)中对主成像区域进行空间离散化，构建主成像区 域对应的测量矩阵φ；

(F)在方位向主成像区处理模块(10)中依据最小二乘法从主成像区域对应的测量矩 阵φ和残余信号E_{残余信号2}得到最终的回波成像结果I_abs。

在星载合成孔径雷达方位模糊抑制处理中，应用本发明的方法具有如下优点：

①将回波信号由二维重新排列为一维，分别构建+1方位模糊区、-1方位模糊区、主成像区 域对应的观测矩阵，从回波数据中依次分离+1方位模糊区和-1方位模糊区的回波信号， 然后对残余信号进行处理，显著地抑制了最终处理结果中的方位模糊能量。

②与同相对消的方位模糊抑制方法相比，本发明不要求方位模糊源必须为点目标，可以为任 意形状的目标，并且不需要其准确的位置信息。

③与采用采用自适应维纳滤波器的方位模糊抑制技术相比，本发明对场景的统计特性无任何 特殊要求，适用于各种类型的成像区域。

附图说明

图1是SAR系统框图。

图2是本发明SAR信号处理器中各个模块的结构框图。

图3A是方位向+1模糊区的区域简示图。

图3B是主成像区的区域简示图。

图3C是方位向-1模糊区的区域简示图。

图3D是带有斜视角的方位模糊示意图。

图4是存在方位模糊能量的成像结果三维图像；

图5是采用本发明方法后的成像结果三维图像。

具体实施方式

下面将结合附图和仿真实例对本发明做进一步的详细说明。

参见图2所示，本发明提出的一种星载合成孔径雷达方位向第一模糊区回波信号能量抑 制系统，该能量抑制系统运行在SAR信号处理器中，所述SAR信号处理器包括有回波信号 排列模块1、主成像区空间定位模块2、方位向+1模糊区空间定位模块3、方位向+1模糊 区空间离散化模块4、方位向+1模糊区反演和消除模糊模块5、方位向-1模糊区空问定位 模块6、方位向-1模糊区空间离散化模块7、方位向-1模糊区反演和消除模糊模块8、主 成像区空间离散化模块9和方位向主成像区处理模块10。本发明将回波信号由二维重新排列 为一维，分别构建+1方位模糊区、-1方位模糊区、主成像区域对应的观测矩阵，从回波 数据中依次分离+1方位模糊区和-1方位模糊区的回波信号，然后对残余信号进行处理， 显著地抑制了最终处理结果(回波成像)中的方位模糊能量。

本发明设计的能量抑制系统中各个模块实现的功能为：

(一)回波信号排列模块1

在本发明中，回波信号排列模块1对接收到的星载回波数据E_二维回波排列为一维星载数 据E_一维回波。

在本发明中，将合成孔径雷达的星载回波数据E_二维回波采用矩阵形式表示为

N_方位表示沿方位向的采样点数；N_距离表示沿距离向的采样点数；a_1-1表示沿方位向上 采集到的第1个方位时刻的距离向的第1个采样点；a_1-2表示沿方位向上采集到的第1个方 位时刻的距离向的第2个采样点；表示沿方位向上采集到的第1个方位时刻的距离向 的第N_距离个采样点；a_2-1表示沿方位向上采集到的第2个方位时刻的距离向的第1个采样 点；a_2-2表示沿方位向上采集到的第2个方位时刻的距离向的第2个采样点；表示沿 方位向上采集到的第2个方位时刻的距离向的第N_距离个采样点；表示沿方位向上采 集到的第N_方位个方位时刻的距离向的第1个采样点；表示沿方位向上采集到的第 N_方位个方位时刻的距离向的第2个采样点；表示沿方位向上采集到的第N_方位个方 位时刻的距离向的第N_距离个采样点。

在本发明中，排列为一维回波 数据E_一维回波矩阵形式表示为：

在本发明中，将星载回波数据E_二维回波排列为一维星载数据E_一维回波有利于导入最小二乘 法中进行散射系数的计算。

(二)主成像区空间定位模块2

根据星载合成孔径雷达系统参数，计算星载回波数据E_二维回波对应的主成像区域(参见 图3B所示)的空间位置，主成像区域的中心点记为O_主，将主成像区域的四个顶点采用坐标 表达为：

主成像区域的左上角坐标记为AA(P_左，P_上)、

主成像区域的右上角坐标记为BB(P_右，P_上)、

主成像区域的左下角坐标记为CC(P_左，P_下)、

主成像区域的右下角坐标记为DD(P_右，P_下)。其中：

P_上表示主成像区域的空间位置的最高点坐标，且

P_下表示主成像区域的空间位置的最低点坐标，且

P_左表示主成像区域的空间位置的最左侧点坐标，且

P_右表示主成像区域的空间位置的最右侧点坐标，且

λ表示雷达系统波长；L_a表示方位向天线尺寸；R_min表示下传天线到主成像区域的最短 距离；R_max表示下传天线到主成像区域的最长距离；V表示卫星平台飞行时的等效速度； PRT表示脉冲重复时间间隔；τ_p表示发射脉冲的时间宽度；F_s表示距离向脉冲采样率；c表 示光速。

在本发明中，利用坐标表示区域，该区域中的所有点能够满足星载合成孔径雷达全孔径 照射。

(三)方位向+1模糊区空间定位模块3

根据主成像区域的位置(参见图3B所示)，确定方位向+1模糊区(参见图3A所示) 对应主成像区域中心点O_主的位置，方位向+1模糊区的中心点记为O_方+1，将方位向+1模 糊区的四个顶点采用坐标表达为：

方位向+1模糊区的左上角坐标记为AA₊₁(P_+1左，P_+1上)、

方位向+1模糊区的右上角坐标记为BB₊₁(P_+1右，P_+1上)、

方位向+1模糊区的左下角坐标记为CC₊₁(P_+1左，P_+1下)、

方位向+1模糊区的右下角坐标记为DD₊₁(P_+1右，P_+1下)。

其中：

表示方位向+1模糊区对应的主成像区域中心在方位向上的偏移(如图3D所示)，且

表示方位向+1模糊区对应的主成像区域中心在距离向上的偏移(如图3D所示)，且

θ₊表示方位向+1模糊区对应的主成像区域中心对应的斜视角，且

${\theta }_{+}=\arcsin [\sin \theta +\frac{\lambda \times f_p}{2\times V}];$

R₀表示下传天线到主成像区域中心的最短距离；f_p表示脉冲重复频率；θ表示主成像区 域中心的斜视角。

(四)方位向+1模糊区空间离散化模块4

在本发明中，采用网格剖分对方位向+1模糊区(参见图3A所示)进行空间离散化。

步骤401：采用网格剖分进行方位向+1模糊区的域划分处理，将所述方位向+1模糊 区划分为个网格；

步骤402：方位向+1模糊区的方位向网格点与距离向网格点的网格中心坐标记 为表示方位向的 网格数目，且网格数目向上取整；表示距离向的网格数目， 目网格数目向上取整；

步骤403：在卫星平台飞行的任意时刻t_k下对网格中心坐标进行斜距计算，该斜距 为

步骤404：在t_k时刻下，网格中心坐标对应的观测向量为

表示在t_k时刻下，网格中心坐标的距离向的第1个采样点观测值；

表示在t_k时刻下，网格中心坐标的距离向的第2个采样点观测值；

表示在t_k时刻下，网格中心坐标的距离向的第n个采样点观测值；

所述在方位向+1模糊区中的第n个采样点观测值

b表示发射信号调频率；i表示虚数单位；n表示网格中心坐标的距离向的采样点； 表示距离向起点，且向上取整；表示距离向终点， 目向下取整；表示在t_k时刻下，网格中心坐标W_网格的距 离向的第N_距离个采样点观测值；

步骤405：构建在全部运动时间内方位向第个、距离向第个网格中心对应的观测 向量，如下：

其中，表示的转置；

步骤406：构建方位向+1模糊区测量矩阵，如下：

表示在全部运动时间内方位向+1模糊区的方位向第1个网格、距离向第1个网 格中心点的观测向量；表示在全部运动时间内方位向+1模糊区的方位向第1个网格、 距离向第2个网格中心点的观测向量；表示在全部运动时间内方位向+1模糊区的 方位向第1个网格、距离向第个网格中心点的观测向量；表示在全部运动时间 内方位向+1模糊区的方位向第2个网格、距离向第1个网格中心点的观测向量；表 示在全部运动时间内方位向+1模糊区的方位向第2个网格、距离向第2个网格中心点的观 测向量；表示在全部运动时间内方位向+1模糊区的方位向第2个网格、距离向第 个网格中心点的观测向量；表示在全部运动时间内方位向+1模糊区的方位 向第个网格、距离向第1个网格中心点的观测向量；表示在全部运动时间内 方位向+1模糊区的方位向第个网格、距离向第2个网格中心点的观测向量； 表示在全部运动时间内方位向+1模糊区的方位向第个网格、距离向第 个网格中心点的观测向量。

(五)方位向+1模糊区反演和消除模糊模块5

依据最小二乘法计算得到方位向+1模糊区的散射 系数如下：

α_1-1表示方位向+1模糊区的方位向第1个网格、距离向第1个网格中心点的散射系数； α_1-2表示方位向+1模糊区的方位向第1个网格、距离向第2个网格中心点的散射系数 表示方位向+1模糊区的方位向第1个网格、距离向第个网格中心点的散射系 数；α_2-1表示方位向+1模糊区的方位向第2个网格、距离向第1个网格中心点的散射系数； α_2-2表示方位向+1模糊区的方位向第2个网格、距离向第2个网格中心点的散射系数； 表示方位向+1模糊区的方位向第2个网格、距离向第个网格中心点的散射系 数；表示方位向+1模糊区的方位向第个网格、距离向第1个网格中心点的散 射系数；表示方位向+1模糊区的方位向第个网格、距离向第2个网格中心点 的散射系数；表示方位向+1模糊区的方位向第个网格、距离向第个 网格中心点的散射系数；从回波数据E_一维回波中分离方位向+1模糊区对应的回波信号，得到 残余信号E_{残余信号1}为

(六)方位向-1模糊区空间定位模块6

根据主成像区域的位置(参见图3B所示)，确定方位向-1模糊区(参见图3C所示) 对应主成像区域中心点O_主的位置，方位向-1模糊区的中心点记为O_方-1，将方位向-1模 糊区的四个顶点采用坐标表达为：

方位向-1模糊区的左上角坐标记为AA_-1(P_-1左，P_-1上)、

方位向-1模糊区的右上角坐标记为BB_-1(P_-1右，P_-1上)、

方位向-1模糊区的左下角坐标记为CC_-1(P_-1左，P_-1下)、

方位向-1模糊区的右下角坐标记为DD_-1(P_-1右，P_-1下)。

其中，

表示方位向-1模糊区对应的主成像区域中心在方位向上的偏移(如图3D所示)，且

表示方位向-1模糊区对应的主成像区域中心在距离向上的偏移(如图3D所示)，且

θ_-表示方位向-1模糊区对应的主成像区域中心对应的斜视角，且

${\theta }_{-}=\arcsin [\sin \theta -\frac{\lambda \times f_p}{2\times V}];$

(七)方位向-1模糊区空间离散化模块7

在本发明中，采用网格剖分对方位向-1模糊区(参见图3C所示)进行空间离散化。

步骤701：采用网格剖分进行方位向-1模糊区的域划分处理，将所述方位向-1模糊 区划分为个网格；

步骤702：方位向-1模糊区的方位向网格点与距离向网格点的网格中心坐标记 为

表示方位向的网格数目，且网格数目向上取整；

表示距离向的网格数目，且网格数目向上取整；

步骤703：在卫星平台飞行的任意时刻t_k下对网格中心坐标进行斜距计算，该斜距 为

步骤704：在t_k时刻下，网格中心坐标对应的观测向量为

表示在t_k时刻下，网格中心坐标的距离向的第1个采样点观测值；

表示在t_k时刻下，网格中心坐标的距离向的第2个采样点观测值；

表示在t_k时刻下，网格中心坐标的距离向的第n个采样点观测值；

所述在方位向-1模糊区中的第n个采样点观测值 $N_{{\mathrm{begin}}^{-}}\le n\le N_{{\mathrm{end}}^{-}};$

n表示网格中心坐标的距离向的采样点；表示距离向起点，且 向上取整；表示距离向终点，且向下取整；表示在t_k时刻下，网格中心坐标的距离向的第N_距离个采样点观测值；

步骤705：构建在全部运动时间内方位向第个、距离向第个网格中心对应的观测 向量，如下：

其中，表示的转置；

步骤706：构建方位向-1模糊区测量矩阵，如下：

表示在全部运动时间内方位向-1模糊区的方位向第1个网格、距离向第1个网 格中心点的观测向量；表示在全部运动时间内方位向-1模糊区的方位向第1个网格、 距离向第2个网格中心点的观测向量；表示在全部运动时间内方位向-1模糊区的 方位向第1个网格、距离向第个网格中心点的观测向量；表示在全部运动时间 内方位向-1模糊区的方位向第2个网格、距离向第1个网格中心点的观测向量；表 示在全部运动时间内方位向-1模糊区的方位向第2个网格、距离向第2个网格中心点的观 测向量；表示在全部运动时间内方位向-1模糊区的方位向第2个网格、距离向第 个网格中心点的观测向量；表示在全部运动时间内方位向-1模糊区的方位 向第个网格、距离向第1个网格中心点的观测向量；表示在全部运动时间内 方位向+1模糊区的方位向第个网格、距离向第2个网格中心点的观测向量； 表示在全部运动时间内方位向-1模糊区的方位向第个网格、距离向第 个网格中心点的观测向量。

(八)方位向-1模糊区反演和消除模糊模块8

依据最小二乘法计算得到方位向-1模糊区的散射系 数如下：

β_1-1表示方位向-1模糊区的方位向第1个网格、距离向第1个网格中心点的散射系数； β_1-2表示方位向-1模糊区的方位向第1个网格、距离向第2个网格中心点的散射系数； 表示方位向-1模糊区的方位向第1个网格、距离向第个网格中心点的散射系 数；β_2-1表示方位向-1模糊区的方位向第2个网格、距离向第1个网格中心点的散射系数； β_2-2表示方位向-1模糊区的方位向第2个网格、距离向第2个网格中心点的散射系数； 表示方位向-1模糊区的方位向第2个网格、距离向第个网格中心点的散射系 数；表示方位向-1模糊区的方位向第个网格、距离向第1个网格中心点的散 射系数；表示方位向-1模糊区的方位向第个网格、距离向第2个网格中心点 的散射系数；表示方位向-1模糊区的方位向第个网格、距离向第个 网格中心点的散射系数。

从残余信号E_{残余信号1}中分离方位向-1模糊区对应的回波信号，得到残余信号E_{残余信号2}为

在本发明中，方位向+1模糊区和方位向-1模糊区均利用坐标表示区域，并在对该区域 进行了区域空间离散、网格剖分，从而构造得到测量矩阵。最后依据最小二乘法、分离模糊 区对应的回波信号，进而得到残余信号。

(九)主成像区空间离散化模块9

在本发明中，采用网格剖分对主成像区域(参见图3B所示)进行空间离散化。

步骤901：采用网格剖分进行主成像区的域划分处理，将所述主成像区域划分为 D_方位×D_距离个网格；

步骤902：方位向-1模糊区的方位向网格点与距离向网格点的网格中心坐标记 为D_方位表示方位向的网格数目，且 网格数目向上取整；D_距离表示距离向的网格数目，且 网格数目向上取整；

步骤903：在卫星平台飞行的任意时刻t_k下对网格中心坐标W_网格进行斜距计算，该斜距 为

步骤904：在t_k时刻下，网格中心坐标W_网格对应的观测向量为 e_k-1表示在t_k时刻下，网格中心坐标W_网格的距离向的第 1个采样点观测值；e_k-2表示在t_k时刻下，网格中心坐标W_网格的距离向的第2个采样点观测 值；e_k-n表示在t_k时刻下，网格中心坐标W_网格的距离向的第n个采样点观测值；

所述在主成像区中的第n个采样点观测值 N_begin≤n≤N_end；

n表示网格中心坐标W_网格的距离向的采样点；N_begin表示距离向起点，且 向上取整；N_end表示距离向终点，且向下取整；表示在t_k时刻下，网格中心坐标W_网格的距离向的第N_距离个采样点观测值；

步骤905：构建在全部运动时间内方位向第I_a个、距离向第I_r个网格中心对应的观测 向量，如下：

其中，表示的转置；

步骤906：构建主成像区域测量矩阵，如下：

(十)方位向主成像区处理模块10

依据最小二乘法E_{一维主区散射}＝(φ^H×φ)^-1×φ^H×E_{残余信号2}计算得到主成像区域散射系数一维 表示E_{一维主区散射}，即得到最终成像结果如下：

σ_1-1表示主成像区的方位向第1个网格、距离向第1个网格中心点的散射系数；σ_1-2表 示主成像区的方位向第1个网格、距离向第2个网格中心点的散射系数；表示主成像 区的方位向第1个网格、距离向第D_距离个网格中心点的散射系数；σ_2-1表示主成像区的方位 向第2个网格、距离向第1个网格中心点的散射系数；σ_2-2表示主成像区的方位向第2个网 格、距离向第2个网格中心点的散射系数；表示主成像区的方位向第2个网格、距离 向第D_距离个网格中心点的散射系数；表示主成像区的方位向第D_方位个网格、距离向 第1个网格中心点的散射系数；表示主成像区的方位向第D_方位个网格、距离向第2 个网格中心点的散射系数；表示主成像区的方位向第D_方位个网格、距离向第D_距离个网格中心点的散射系数。

将E_{一维主区散射}由一维向量转换为二维矩阵E_{二维主区散射}，可表示为：

对矩阵E_{二维主区散射}求绝对值，得到成像区域的成像结果，表示为：

在本发明中，利用最小二乘法进行成像处理，能够准确估计图像中目标的散射系数。

下面将详细说明各个模块是怎样对星载回波信号进行的处理过程：

(A)在回波信号排列模块1中对接收到的星载回波数据E_二维回波排列为一维数据E_一维回波；

(B)在主成像区空间定位模块2中根据星载合成孔径雷达的系统参数，确定出回波数 据对应的主成像区域的空间位置；

(C)在方位向+1模糊区空间定位模块3中根据主成像区域的位置，确定出方位向+1 模糊区的位置；

在方位向+1模糊区空间离散化模块4中对方位向+1模糊区进行空间离散化，构建得 到方位向第一模糊区对应的测量矩阵Φ₊₁；

在方位向+1模糊区反演和消除模糊模块5中依据最小二乘法从测量矩阵Φ₊₁和一维回 波数据E_一维回波中得到方位向+1模糊区的散射系数然后从一维回波数据E_一维回波中减 去方位向+1模糊区对应的回波信号得到残余信号E_{残余信号1}；

(D)在方位向-1模糊区空间定位模块6中根据主成像区域的位置，确定出方位向-1 模糊区的位置；

在方位向-1模糊区空间离散化模块7中对方位向-1模糊区进行空间离散化，构建得 到方位向第一模糊区对应的测量矩阵Φ_-1；

在方位向-1模糊区反演和消除模糊模块8中依据最小二乘法从测量矩阵Φ_-1和残余信 号E_{残余信号1}中得到方位向-1模糊区的散射系数然后从残余信号E_{残余信号1}中减去方位向 -1模糊区对应的回波信号得到残余信号E_{残余信号2}；

(E)在主成像区空间离散化模块9中对主成像区域进行空间离散化，构建主成像区域 对应的测量矩阵φ；

(F)在方位向主成像区处理模块10中依据最小二乘法从主成像区域对应的测量矩阵φ 和残余信号E_{残余信号2}得到最终的成像结果I_abs。

仿真验证实例

采用本发明设计的星载合成孔径雷达方位向第一模糊区回波信号能量抑制系统对星载回 波数据进行处理。

星载合成孔径雷达系统参数如表1：

表1  成像参数设置

  光速   3×10⁸m/s   波长   0.03m   轨道高度   500km   斜视角   0°   雷达到主成像区域的最短距离   610452.540074783m   雷达到主成像区域的最长距离   610325.294381233m   雷达到主成像区域中心的最短距离距离   610387.294380728m   等效速度   7500m/s   信号带宽   90MHz   采样率   99MHz   脉冲宽度   1μs   脉冲重复频率   3000Hz   脉冲重复时间   1/3000s   方位向天线长度   4.8m   方位向采样点   1616   距离向采样点   167

合成孔径雷达的成像结果反应了被成像区域的散射情况。图4是采用BP成像方法(见 朱国富2001年在信息处理的第十七卷第五期发表的《超宽带LFM信号的BP成像算法》文 章)的处理结果。该结果中，主成像区域的目标散射信息完全被淹没在方位向第一模糊区的 信号中，无法判定主成像区域中是否存在目标。图5是应用本发明方法对同样的原始回波数 据进行处理后的结果。该结果表明，本发明的方位模糊抑制效果非常明显，已看不到明显的 模糊能量存在，主成像区域中3×3的点阵目标得到了恢复。