CN112684444A - 一种基于天线方向图合成抑制距离模糊的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种基于天线方向图合成抑制距离模糊的方法，包括：获取目标波位工作指令；根据所述目标波位工作指令确定目标波位信号参数；初始化测量参数，其中，所述测量参数包括所述目标波位信号参数、SAR系统参数和自定义参数；根据所述测量参数确定与所述目标波位信号对应的信号发射权值；根据所述信号发射权值和所述测量参数确定所述目标波位信号的信号相关矩阵及距离模糊相关矩阵；根据所述信号相关矩阵和所述距离模糊相关矩阵确定初始阵列权值；根据所述目标波位工作指令确定凸优化问题；根据所述初始阵列权值和所述凸优化问题确定对应所述目标波位信号的接收权值。本申请实施例还公开了一种基于天线方向图合成抑制距离模糊的装置。

Description

一种基于天线方向图合成抑制距离模糊的方法及装置

技术领域

本申请涉及合成孔径雷达技术领域，尤其涉及一种基于天线方向图合成抑制距离模糊的方法及装置。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种主动式微波成像设备，相比光学雷达具有更强的穿透性，可以实现全天时、全天候对地观测，在遥感领域有着广泛的应用。SAR通过处理宽带脉冲信号及方位向多普勒信号取得高分辨率图像，由于天线俯仰向方向图不可避免的存在旁瓣，在接收回波时同样会接收到处于测绘带外部的回波，影响最终的图像质量，这种干扰被称为距离模糊。为了提升SAR的性能，必须对距离模糊进行抑制。

基于天线方向图合成的距离模糊抑制方法根据距离模糊分布寻找在对应位置存在零陷的天线方向图，从而降低接收的距离模糊能量水平。这种方法不提升系统的复杂性，可以在保证天线增益、波束宽度、旁瓣水平满足要求的情况下有效抑制距离模糊。

判断这类距离模糊抑制方法性能的标准是计算资源占用量、算法速度、对方向图指标的控制能力，同时兼顾这些要求十分困难，当前已有的算法均不能兼顾这些要求，因此无法满足星载SAR的任务要求。

发明内容

本申请实施例提供一种基于天线方向图合成抑制距离模糊的方法，所述方法包括：

获取目标波位工作指令；

根据所述目标波位工作指令确定目标波位信号参数；

初始化测量参数，其中，所述测量参数包括所述目标波位信号参数、合成孔径雷达SAR系统参数和自定义参数；

根据所述测量参数确定与所述目标波位信号对应的信号发射权值；

根据所述信号发射权值和所述测量参数确定所述目标波位信号的信号相关矩阵及距离模糊相关矩阵；

根据所述信号相关矩阵和所述距离模糊相关矩阵确定初始阵列权值；

根据所述目标波位工作指令确定凸优化问题；

根据所述初始阵列权值和所述凸优化问题确定对应所述目标波位信号的接收权值。

上述实施例中，所述根据所述信号发射权值和所述测量参数确定所述目标波位信号的信号相关矩阵及距离模糊相关矩阵，包括：

在参考坐标系中，确定指定波位下视角的变化范围[α_min,α_max]，在该范围内对下视角进行N点均匀采样获得序列α₁₀,…,α_N0；

根据公式

获得采样的下视角序列对应的斜距R₁₀,…,R_N0，其中R_e为地球半径；

寻找斜距对应的所有模糊斜距并编号，对于序列第i个元素R_i0，记其对应的模糊斜距为R_ij(j＝1,…,M),下视角为α_ij(j＝1,…,M)；

对远场球坐标系(θ,φ)进行如下变换，k₀为波数

u＝k₀ sinθcosφ

v＝k₀ sinθsinφ

并计算α_ij(j＝0,…,M)对应的(u_ij,v_ij)；

引入向量

并记

其中E_k(u,v)是第k个阵元的远场方向图，(x_k,y_k)是第k个阵元在参考坐标系中的坐标；

分别计算信号矩阵与模糊矩阵

其中，

C_r(i,j)＝V(i,j)V(i,j)^H

G_t(i,j)为发射方向图在α_ij方向的增益，η_ij为R_ij对应的入射角，

为对应η_ij的反射率，p₁,…,p₆为经验参数。

上述实施例中，所述根据所述信号相关矩阵和所述距离模糊相关矩阵确定初始阵列权值，包括：

根据下式计算对角加载后的相关矩阵D_r

D_r＝A_r+σ²I

其中σ₀为非负的经验常数；

所述初始阵列权值w₀为两矩阵(S,D_r)的最大广义特征值对应的特征向量。

上述实施例中，所述根据所述目标波位工作指令确定凸优化问题，包括：

根据实际需求确定可容忍的最大动态范围比ρ；

从α₁₀,…,α_N0中选出需要被特别抑制的角度，记为α₁,…,α_p；

A_t为对应α₁,…,α_p的相关矩阵，n_t为α₁,…,α_p在原序列中对应的序号数；

所述凸优化问题可以写作

其中，w_l为预先给定的权值，μ_t为用于加权的常数。

上述实施例中，所述根据所述初始阵列权值和所述凸优化问题确定对应所述目标波位信号的接收权值，包括：

S1，初始化w_l＝w₀，设定最大容忍差值g，用于更新迭代的参数α、δ；

S2，根据所述凸优化问题获得w；

S3，更新权值：w_l＝(0.5-α)w_l+(0.5+α)w；

S4，更新参数α＝α-δ；

S5，如果|w_l-w|≥g|w_l|且α≥0，返回S2；

S6，得到w；

此时获得的w即为满足条件的所述接收权值，对应天线方向图可由公式F(u,v)＝V^Hw获得。

本申请实施例提供一种基于天线方向图合成抑制距离模糊的装置，所述装置包括：

控制单元，用于获取目标波位工作指令；根据所述目标波位工作指令确定目标波位信号参数；初始化测量参数，其中，所述测量参数包括所述目标波位信号参数、合成孔径雷达SAR系统参数和自定义参数；根据所述测量参数确定与所述目标波位信号对应的信号发射权值；

运算单元，用于根据所述测量参数确定与所述目标波位信号对应的信号发射权值；根据所述信号发射权值和所述测量参数确定所述目标波位信号的信号相关矩阵及距离模糊相关矩阵；根据所述信号相关矩阵和所述距离模糊相关矩阵确定初始阵列权值；根据所述目标波位工作指令确定凸优化问题；根据所述初始阵列权值和所述凸优化问题确定对应所述目标波位信号的接收权值。

上述实施例中，所述运算单元，具体用于：

在参考坐标系中，确定指定波位下视角的变化范围[α_min,α_max]，在该范围内对下视角进行N点均匀采样获得序列α₁₀,…,α_N0；

根据公式

获得采样的下视角序列对应的斜距R₁₀,…,R_N0，其中R_e为地球半径；

寻找斜距对应的所有模糊斜距并编号，对于序列第i个元素R_i0，记其对应的模糊斜距为R_ij(j＝1,…,M),下视角为α_ij(j＝1,…,M)；

对远场球坐标系(θ,φ)进行如下变换，k₀为波数

u＝k₀sinθcosφ

v＝k₀sinθsinφ

并计算α_ij(j＝0,…,M)对应的(u_ij,v_ij)；

引入向量

并记

其中E_k(u,v)是第k个阵元的远场方向图，(x_k,y_k)是第k个阵元在参考坐标系中的坐标；

分别计算信号矩阵与模糊矩阵

其中，

C_r(i,j)＝V(i,j)V(i,j)^H

G_t(i,j)为发射方向图在α_ij方向的增益，η_ij为R_ij对应的入射角，

为对应η_ij的反射率，p₁,…,p₆为经验参数。

上述实施例中，所述运算单元，还具体用于：

根据下式计算对角加载后的相关矩阵D_r

D_r＝A_r+σ²I

其中σ₀为非负的经验常数；

所述初始阵列权值w₀为两矩阵(S,D_r)的最大广义特征值对应的特征向量。

上述实施例中，所述运算单元，还具体用于：

根据实际需求确定可容忍的最大动态范围比ρ；

从α₁₀,…,α_N0中选出需要被特别抑制的角度，记为α₁,…,α_p；

A_t为对应α₁,…,α_p的相关矩阵，n_t为α₁,…,α_p在原序列中对应的序号数；

所述凸优化问题可以写作

其中，w_l为预先给定的权值，μ_t为用于加权的常数。

上述实施例中，所述运算单元，还具体用于：

S1，初始化w_l＝w₀，设定最大容忍差值g，用于更新迭代的参数α、δ；

S2，根据所述凸优化问题获得w；

S3，更新权值：w_l＝(0.5-α)w_l+(0.5+α)w；

S4，更新参数α＝α-δ；

S5，如果|w_l-w|≥g|w_l|且α≥0，返回S2；

S6，得到w；

此时获得的w即为满足条件的所述接收权值，对应天线方向图可由公式F(u,v)＝V^Hw获得。

本申请实施例提供的一种基于天线方向图合成抑制距离模糊的方法相对已有技术具备以下优点：其一，本发明在未使用全局优化算法的情况下将待解的非凸问题松弛为易解的凸优化问题，并通过更新迭代保证了结果的准确性，减少了占用计算资源并提升了运算速度；其二，本发明使用了一种有效快捷的迭代初值确定方法，保证了算法的收敛性并进一步的提升了算法的运行速度；其三，通过对约束条件的调整，本发明的优化结果的指标可以被灵活的控制。

附图说明

附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。

图1为本申请实施例一种基于天线方向图合成抑制距离模糊的方法流程示意图；

图2为本申请一实施例的发射天线方向示意图；

图3为本申请一实施例的接收方向图与发射方向图相同时的天线双程方向图以及距离模糊区域分布示意图；

图4为本申请一实施例的距离模糊水平示意图；

图5为本申请一实施例的初始权值w₀与优化权值w的对比示意图；

图6为本申请一实施例的w₀及w对应的方向图；

图7为本申请一实施例的优化后的天线双程方向图以及距离模糊区域分布示意图；

图8为本申请一实施例的w₀及w对应的距离模糊水平示意图；

图9为本申请实例二与实例一优化模糊特性的对比示意图；

图10为本申请实施例一种基于天线方向图合成抑制距离模糊的装置结构示意图。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本申请实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本申请实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本申请实施例。

本申请的主要目的在于提出了一种基于天线方向图合成抑制距离模糊的方法，该方法占用计算资源及算法速度以及方向图指标的控制能力整体优于已被发表的算法，有效的抑制了距离模糊。

为达到上述目的，本申请的技术方案是这样实现的：

图1为本申请实施例一种基于天线方向图合成抑制距离模糊的方法流程示意图，如图1所示，本申请实施例的基于天线方向图合成抑制距离模糊的方法包括以下步骤：

步骤101，获取目标波位工作指令。

具体地，在一些实施例中，各个波位的发射和接收是一个整体的过程，即一次工作指令至少包括指定波位信号的发射和接收。

步骤102，根据所述目标波位工作指令确定目标波位信号参数。

在一些实施例中，目标波位工作指令可以通过在SAR系统中输入波位工作指令而生成。

步骤103，初始化测量参数，其中，所述测量参数包括所述目标波位信号参数、合成孔径雷达SAR系统参数和自定义参数。

在一些实施例中，SAR系统参数和自定义参数不随选取的目标波位变化；SAR系统参数和自定义参数可以是预先或根据用户要求设定。

步骤104，根据所述测量参数确定与所述目标波位信号对应的信号发射权值。

步骤105，根据所述信号发射权值和所述测量参数确定所述目标波位信号的信号相关矩阵及距离模糊相关矩阵。

在一些实施例中，所述根据所述信号发射权值和所述测量参数确定所述目标波位信号的信号相关矩阵及距离模糊相关矩阵，包括：

在参考坐标系中，确定指定波位下视角的变化范围[α_min,α_max]，在该范围内对下视角进行N点均匀采样获得序列α₁₀,…,α_N0；

根据公式

获得采样的下视角序列对应的斜距R₁₀,…,R_N0，其中R_e为地球半径；

寻找斜距对应的所有模糊斜距并编号，对于序列第i个元素R_i0，记其对应的模糊斜距为R_ij(j＝1,…,M),下视角为α_ij(j＝1,…,M)；

对远场球坐标系(θ,φ)进行如下变换，k₀为波数

u＝k₀sinθcosφ

v＝k₀sinθsinφ

并计算α_ij(j＝0,…,M)对应的(u_ij,v_ij)；

引入向量

并记

其中E_k(u,v)是第k个阵元的远场方向图，(x_k,y_k)是第k个阵元在参考坐标系中的坐标；

分别计算信号矩阵与模糊矩阵

其中，

C_r(i,j)＝V(i,j)V(i,j)^H

G_t(i,j)为发射方向图在α_ij方向的增益，η_ij为R_ij对应的入射角，

为对应η_ij的反射率，p₁,…,p₆为经验参数。

步骤106，根据所述信号相关矩阵和所述距离模糊相关矩阵确定初始阵列权值。

在一些实施例中，所述根据所述信号相关矩阵和所述距离模糊相关矩阵确定初始阵列权值，包括：

根据下式计算对角加载后的相关矩阵D_r

D_r＝A_r+σ²I

其中σ₀为非负的经验常数；

所述初始阵列权值w₀为两矩阵(S,D_r)的最大广义特征值对应的特征向量。

步骤107，根据所述目标波位工作指令确定凸优化问题。

在一些实施例中，所述根据所述目标波位工作指令确定凸优化问题，包括：

根据实际需求确定可容忍的最大动态范围比ρ；

从α₁₀,…,α_N0中选出需要被特别抑制的角度，记为α₁,…,α_p；

A_t为对应α₁,…,α_p的相关矩阵，n_t为α₁,…,α_p在原序列中对应的序号数；

所述凸优化问题可以写作

其中，w_l为预先给定的权值，μ_t为用于加权的常数。

步骤108，根据所述初始阵列权值和所述凸优化问题确定对应所述目标波位信号的接收权值。

在一些实施例中，所述根据所述初始阵列权值和所述凸优化问题确定对应所述目标波位信号的接收权值，包括：

S1，初始化w_l＝w₀，设定最大容忍差值g，用于更新迭代的参数α、δ；

S2，根据所述凸优化问题获得w；

S3，更新权值：w_l＝(0.5-α)w_l+(0.5+α)w；

S4，更新参数α＝α-δ；

S5，如果|w_l-w|≥g|w_l|且α≥0，返回S2；

S6，得到w；

此时获得的w即为满足条件的所述接收权值，对应天线方向图可由公式F(u,v)＝V^Hw获得。

下面结合实施例对本申请再作进一步详细的描述。

实施例一

本实施例通过具体的抑制效果对本申请的技术方案进行进一步的描述与说明。

本实施例中，设定卫星天线高程向阵元数为22，工作于L波段。选定波位PRF为3366Hz，天线安装角30.5°，观测波束近端与远端视角分别为25.1°与27.3°，轨道高度607km。

图2展示了发射天线方向图，权值仅附加了使波束改变指向的相位。

图3展示了接收方向图与发射方向图相同时的天线双程方向图以及距离模糊区域分布。

图4展示了此时的距离模糊水平，可容忍的最大值一般为-20dB，当前距离模糊水平远远超过可容忍值。

根据上述实施例中步骤101至106：

将本实施例的波位参数及发射天线方向图代入获得信号相关矩阵及距离模糊相关矩阵；

设定σ²＝0.3，计算D_r，根据(S,D_r)求得初始权值w₀；

凸优化问题构建如下，设定p＝1，μ₁＝0，可容忍的比值为

设定g＝0.02，α＝0.2，δ＝0.01并进行迭代计算获得w。

图5展示了初始权值w₀与优化权值w的对比。归一化后w最小元素值被控制在-7dB以内，调控目标实现。

图6展示了根据公式F(u,v)＝V^Hw得出的w₀及w对应的方向图。二者相似度很高，证明了本申请确定初始权值方法的有效性。

图7展示了优化后的天线双程方向图以及距离模糊区域分布，同图3对比可发现在距离模糊区域出现了明显的零陷。

图8展示了此时w₀及w对应的距离模糊水平。首先，同图4相比，RASR被显著抑制，证明了本申请抑制距离模糊的有效性。其次，优化后权值的抑制效果相对初始权值损失极小，证明了本申请迭代策略的有效性。

实施例二

本实施例通过重点抑制特定视角的距离模糊进一步描述说明本申请的技术方案。同样设定卫星天线高程向阵元数为22，工作于L波段。选定波位PRF为3366Hz，天线安装角30.5°，观测波束近端与远端视角分别为25.1°与27.3°，轨道高度607km，并重点抑制远端视角处的距离模糊。

在步骤101至104与实施例一相同的情况下，根据步骤104，凸优化问题构建如下，设定p＝1，μ₁＝0.1，A₁为对应最远端视角的相关矩阵，

图9展示了实例二与实例一优化模糊特性的对比，远端视角处的模糊被有效抑制，本申请对结果的灵活调控能力被进一步证明。

从上面的描述中可以看出，采用本申请提供的方法，能够在兼顾计算资源占用量、算法速度、对关键指标的控制能力的情况下有效抑制距离模糊。

图10为本申请实施例一种基于天线方向图合成抑制距离模糊的装置结构示意图，如图10所示，为实现上述基于天线方向图合成抑制距离模糊的方法，本申请实施例提供一种基于天线方向图合成抑制距离模糊的装置，所述装置包括：控制单元21和运算单元22；其中，

控制单元21，用于获取目标波位工作指令；根据所述目标波位工作指令确定目标波位信号参数；初始化测量参数，其中，所述测量参数包括所述目标波位信号参数、合成孔径雷达SAR系统参数和自定义参数；根据所述测量参数确定与所述目标波位信号对应的信号发射权值。

运算单元22，用于根据所述测量参数确定与所述目标波位信号对应的信号发射权值；根据所述信号发射权值和所述测量参数确定所述目标波位信号的信号相关矩阵及距离模糊相关矩阵；根据所述信号相关矩阵和所述距离模糊相关矩阵确定初始阵列权值；根据所述目标波位工作指令确定凸优化问题；根据所述初始阵列权值和所述凸优化问题确定对应所述目标波位信号的接收权值。

上述实施例中，所述运算单元22，具体用于：

在参考坐标系中，确定指定波位下视角的变化范围[α_min,α_max]，在该范围内对下视角进行N点均匀采样获得序列α₁₀,…,α_N0；

根据公式

获得采样的下视角序列对应的斜距R₁₀,…,R_N0，其中R_e为地球半径；

寻找斜距对应的所有模糊斜距并编号，对于序列第i个元素R_i0，记其对应的模糊斜距为R_ij(j＝1,…,M),下视角为α_ij(j＝1,…,M)；

对远场球坐标系(θ,φ)进行如下变换，k₀为波数

u＝k₀ sinθcosφ

v＝k₀ sinθsinφ

并计算α_ij(j＝0,…,M)对应的(u_ij,v_ij)；

引入向量

并记

其中E_k(u,v)是第k个阵元的远场方向图，(x_k,y_k)是第k个阵元在参考坐标系中的坐标；

分别计算信号矩阵与模糊矩阵

其中，

C_r(i,j)＝V(i,j)V(i,j)^H

G_t(i,j)为发射方向图在α_ij方向的增益，η_ij为R_ij对应的入射角，

为对应η_ij的反射率，p₁,…,p₆为经验参数。

上述实施例中，所述运算单元22，还具体用于：

根据下式计算对角加载后的相关矩阵D_r

D_r＝A_r+σ²I

其中σ₀为非负的经验常数；

所述初始阵列权值w₀为两矩阵(S,D_r)的最大广义特征值对应的特征向量。

上述实施例中，所述运算单元，还具体用于：

根据实际需求确定可容忍的最大动态范围比ρ；

从α₁₀,…,α_N0中选出需要被特别抑制的角度，记为α₁,…,α_p；

A_t为对应α₁,…,α_p的相关矩阵，n_t为α₁,…,α_p在原序列中对应的序号数；

所述凸优化问题可以写作

其中，w_l为预先给定的权值，μ_t为用于加权的常数。

上述实施例中，所述运算单元22，还具体用于：

S1，初始化w_l＝w₀，设定最大容忍差值g，用于更新迭代的参数α、δ；

S2，根据所述凸优化问题获得w；

S3，更新权值：w_l＝(0.5-α)w_l+(0.5+α)w；

S4，更新参数α＝α-δ；

S5，如果|w_l-w|≥g|w_l|且α≥0，返回S2；

S6，得到w；

此时获得的w即为满足条件的所述接收权值，对应天线方向图可由公式F(u,v)＝V^Hw获得。

本申请实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于天线方向图合成抑制距离模糊的方法，其特征在于，所述方法包括：

获取目标波位工作指令；

根据所述目标波位工作指令确定目标波位信号参数；

初始化测量参数，其中，所述测量参数包括所述目标波位信号参数、合成孔径雷达SAR系统参数和自定义参数；

根据所述测量参数确定与所述目标波位信号对应的信号发射权值；

根据所述信号发射权值和所述测量参数确定所述目标波位信号的信号相关矩阵及距离模糊相关矩阵；

根据所述信号相关矩阵和所述距离模糊相关矩阵确定初始阵列权值；

根据所述目标波位工作指令确定凸优化问题；

根据所述初始阵列权值和所述凸优化问题确定对应所述目标波位信号的接收权值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述信号发射权值和所述测量参数确定所述目标波位信号的信号相关矩阵及距离模糊相关矩阵，包括：

在参考坐标系中，确定指定波位下视角的变化范围[α_min,α_max]，在该范围内对下视角进行N点均匀采样获得序列α₁₀,…,α_N0；

根据公式

获得采样的下视角序列对应的斜距R₁₀,…,R_N0，其中R_e为地球半径；

寻找斜距对应的所有模糊斜距并编号，对于序列第i个元素R_i0，记其对应的模糊斜距为R_ij(j＝1,…,M),下视角为α_ij(j＝1,…,M)；

对远场球坐标系(θ,φ)进行如下变换，k₀为波数

u＝k₀sinθcosφ

v＝k₀sinθsinφ

并计算α_ij(j＝0,…,M)对应的(u_ij,v_ij)；

引入向量

并记

其中E_k(u,v)是第k个阵元的远场方向图，(x_k,y_k)是第k个阵元在参考坐标系中的坐标；

分别计算信号矩阵与模糊矩阵

其中，

C_r(i,j)＝V(i,j)V(i,j)^H

G_t(i,j)为发射方向图在α_ij方向的增益，η_ij为R_ij对应的入射角，

为对应η_ij的反射率，p₁,…,p₆为经验参数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述信号相关矩阵和所述距离模糊相关矩阵确定初始阵列权值，包括：

根据下式计算对角加载后的相关矩阵D_r

D_r＝A_r+σ²I

其中σ₀为非负的经验常数；

所述初始阵列权值w₀为两矩阵(S,D_r)的最大广义特征值对应的特征向量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标波位工作指令确定凸优化问题，包括：

根据实际需求确定可容忍的最大动态范围比ρ；

从α₁₀,…,α_N0中选出需要被特别抑制的角度，记为α₁,…,α_p；

A_t为对应α₁,…,α_p的相关矩阵，n_t为α₁,…,α_p在原序列中对应的序号数；

所述凸优化问题可以写作

minimize_w g

w^H(D_r+μ_tA_t)w≤g,t＝1…p

ξ≥0

其中，w_l为预先给定的权值，μ_t为用于加权的常数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述初始阵列权值和所述凸优化问题确定对应所述目标波位信号的接收权值，包括：

S1，初始化w_l＝w₀，设定最大容忍差值g，用于更新迭代的参数α、δ；

S2，根据所述凸优化问题获得w；

S3，更新权值：w_l＝(0.5-α)w_l+(0.5+α)w；

S4，更新参数α＝α-δ；

S5，如果|w_l-w|≥g|w_l|且α≥0，返回S2；

S6，得到w；

此时获得的w即为满足条件的所述接收权值，对应天线方向图可由公式F(u,v)＝V^Hw获得。

6.一种基于天线方向图合成抑制距离模糊的装置，其特征在于，所述装置包括：

控制单元，用于获取目标波位工作指令；根据所述目标波位工作指令确定目标波位信号参数；初始化测量参数，其中，所述测量参数包括所述目标波位信号参数、合成孔径雷达SAR系统参数和自定义参数；根据所述测量参数确定与所述目标波位信号对应的信号发射权值；

运算单元，用于根据所述测量参数确定与所述目标波位信号对应的信号发射权值；根据所述信号发射权值和所述测量参数确定所述目标波位信号的信号相关矩阵及距离模糊相关矩阵；根据所述信号相关矩阵和所述距离模糊相关矩阵确定初始阵列权值；根据所述目标波位工作指令确定凸优化问题；根据所述初始阵列权值和所述凸优化问题确定对应所述目标波位信号的接收权值。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述运算单元，具体用于：

在参考坐标系中，确定指定波位下视角的变化范围[α_min,α_max]，在该范围内对下视角进行N点均匀采样获得序列α₁₀,…,α_N0；

根据公式

获得采样的下视角序列对应的斜距R₁₀,…,R_N0，其中R_e为地球半径；

寻找斜距对应的所有模糊斜距并编号，对于序列第i个元素R_i0，记其对应的模糊斜距为R_ij(j＝1,…,M),下视角为α_ij(j＝1,…,M)；

对远场球坐标系(θ,φ)进行如下变换，k₀为波数

u＝k₀sinθcosφ

v＝k₀sinθsinφ

并计算α_ij(j＝0,…,M)对应的(u_ij,v_ij)；

引入向量

并记

其中E_k(u,v)是第k个阵元的远场方向图，(x_k,y_k)是第k个阵元在参考坐标系中的坐标；

分别计算信号矩阵与模糊矩阵

其中，

C_r(i,j)＝V(i,j)V(i,j)^H

G_t(i,j)为发射方向图在α_ij方向的增益，η_ij为R_ij对应的入射角，

为对应η_ij的反射率，p₁,…,p₆为经验参数。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述运算单元，还具体用于：

根据下式计算对角加载后的相关矩阵D_r

D_r＝A_r+σ²I

其中σ₀为非负的经验常数；

所述初始阵列权值w₀为两矩阵(S,D_r)的最大广义特征值对应的特征向量。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述运算单元，还具体用于：

根据实际需求确定可容忍的最大动态范围比ρ；

从α₁₀,…,α_N0中选出需要被特别抑制的角度，记为α₁,…,α_p；

A_t为对应α₁,…,α_p的相关矩阵，n_t为α₁,…,α_p在原序列中对应的序号数；

所述凸优化问题可以写作

minimize_w g

w^H(D_r+μ_tA_t)w≤g,t＝1…p

ξ≥0

其中，w_l为预先给定的权值，μ_t为用于加权的常数。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述运算单元，还具体用于：

S1，初始化w_l＝w₀，设定最大容忍差值g，用于更新迭代的参数α、δ；

S2，根据所述凸优化问题获得w；

S3，更新权值：w_l＝(0.5-α)w_l+(0.5+α)w；

S4，更新参数α＝α-δ；

S5，如果|w_l-w|≥g|w_l|且α≥0，返回S2；

S6，得到w；

此时获得的w即为满足条件的所述接收权值，对应天线方向图可由公式F(u,v)＝V^Hw获得。

Images