【最新成果】一种基于二维信号稀疏重构的互质采样星载SAR成像处理方法

高分辨率宽测绘带是星载 SAR 发展的趋势之一，然而，传统星载SAR系统的空间分辨率与测绘带宽度之间存在相互制约的关系，难以同时实现高分辨率和宽测绘带对地观测。互质阵列和互质采样是近些年在阵列信号领域中提出的一种新颖的稀疏非均匀阵列及采样方式，其在不增加物理阵元或时域采样点的情况下可大大提高空域和时域自由度，有效减小系统所需要的阵元数目。该阵列一经提出就受到极大关注，并被广泛应用于阵列信号处理领域。近年来，已有一些学者开始尝试将互质采样技术应用于SAR成像领域。

传统多普勒域SAR成像处理方法无法完成互质采样星载SAR 的成像处理，目前互质采样星载SAR成像方法的研究主要基于互质阵列波束形成概念和基于互质采样一维信号稀疏重构。然而，随着空间分辨率的不断提升，回波信号的距离徙动量不断加大，回波信号中的距离方位耦合效应将不可忽略，当前基于互质采样一维信号稀疏重构的方法无法完成互质采样星载SAR的精确成像处理。

图1 互质采样星载SAR对地观测示意图

针对该问题，北航李春升教授团队利用压缩感知理论，提出了一种基于二维信号稀疏重构的互质采样星载SAR成像处理方法，其通过距离徙动量截取二维信号并利用改进的二维信号稀疏度自适应匹配追踪算法进行重构，实现互质采样星载SAR回波信号的精确聚焦。

该工作拟发表在《雷达学报》2020年第1期“ 合成孔径雷达技术”专刊2“一种基于二维信号稀疏重构的互质采样星载SAR成像处理方法”（赵婉婉，王鹏波，门志荣，李春升），现已网络优先出版。

该文建立了互质采样星载SAR压缩感知成像模型，在此基础上给出成像处理方法，该方法在距离向脉冲压缩后，根据各距离门的多普勒参数截取二维观测信号并构造相应的稀疏字典，然后通过改进的二维信号稀疏度自适应匹配追踪算法完成方位聚焦处理。该方法不仅可以补偿SAR回波信号的距离方位二维耦合，还可以消除成像参数随距离空变对稀疏重构造成的影响, 从而实现全场景的精确重构。点目标及分布目标仿真实验结果表明该方法可实现互质采样星载SAR对稀疏场景的有效重构，并具有良好的幅相保持性能。

图2 多点目标重构结果

图3 分布面目标重构结果

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