基于特征增强的非均匀采样SAR三维稀疏成像

孙 豆, 邢世其，*, 高海峰, 庞 礴, 李永祯, 王雪松

(1.国防科技大学电子科学学院电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室, 湖南 长沙 410073;2.陕西省地质调查院, 陕西 西安 710054)

0 引 言

在合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)技术的发展中,很多研究工作致力于获取飞机、车辆等人造目标高分辨率的三维成像结果[1-2]。通常情况下,通过层析SAR[3-4]或全息SAR[5-6]获取三维波数域空间中的均匀密集采样可以得到高分辨率的三维成像结果。然而,这种数据采集方式耗时长且成本较高[7-8]。此外,在军事监察等多种领域中,获取均匀且密集的采样是不切实际的。作为一种新兴技术,非均匀采样SAR为获取高分辨率的三维成像结果带来了极大的方便[9-11]。通过多架搭载SAR系统的小型无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)协同的非线性飞行[12-14]获取SAR数据是一种收集三维非均匀采样的可行方法。由于采集的数据稀疏且无人机平台具有良好的机动性,这种非均匀采样方式不仅高效并且大大节省了成本,适用于军事侦察等实际应用中。

非均匀采样的三维成像与均匀且密集采样的三维成像有很大的不同,传统的基于线性滤波的三维成像方法[5,15-16]并不适用。具体地说,非均匀采样使得俯仰向和方位向之间高度耦合,因此不能先二维成像,再估计高度信息,三维分步成像[4-5,17]不再适用。此外,由于非均匀采样是稀疏的,使用基于傅里叶变换的成像方法得到的成像结果会存在很强旁瓣,成像质量差[18-19]。作为一种模型匹配类方法,稀疏重构通过正则化约束可以得到稀疏的结果[20-21]。……