[發明專利]一種基于相變圖分析的稀疏微波成像雷達性能評估方法

有效

• 申請號: 201110309975.9
• 申請日: 2011-10-13
• 公開（公告）號: CN103048649A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 洪文;張冰塵;吳一戎;田野
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及雷達成像技術領域，是一種適用于稀疏微波成像雷達的性能評估方法。它借用相變曲面刻畫出稀疏微波成像雷達性能隨信噪比、稀疏度和采樣比的變化關系，并利用相變邊界將相變圖劃分為可重建區域和不可重建區域，從而定量分析得出稀疏微波成像雷達性能。

背景技術

合成孔徑雷達(Synthetic?Aperture?Radar，SAR)是一種可全天時、全天候工作的主動式高分辨率微波遙感設備。它被廣泛應用于國防建設和國民經濟建設的諸多領域，如高精度測繪與資源環境勘察、自然災害監測與突發事件應對、偵察監視與預警等。隨著雷達系統分辨率增高，測繪帶增大，系統數據率隨之增大，系統也越來越復雜。

傳統微波成像技術基于雷達分辨理論和奈奎斯特采樣定理，它決定了微波成像系統的規模和復雜度。奈奎斯特采樣定理指出，對于有限帶寬的實信號，無失真恢復信號所需的采樣率不低于兩倍的信號帶寬，不可避免地產生大量數據。

隨著壓縮感知(Compressed?Sensing，簡稱CS)理論的快速發展，以及數學家在稀疏信號處理領域獲得最新成果，稀疏微波成像成為了當前微波成像技術的前沿研究熱點。稀疏微波成像是指將稀疏信號處理理論引入微波成像并有機結合形成的微波成像新理論、新體制和新方法，即通過尋找被觀測對象的稀疏表征域，在空間、時間、頻譜或極化域稀疏采樣獲取被觀測對象的稀疏微波信號，經信號處理和信息提取，獲取被觀測對象的空間位置、散射特征和運動特性等幾何與物理特征。稀疏微波成像雷達利用l_q(0＜q≤1)優化算法對目標場景進行精確重建，大大減少數據采集，降低系統復雜度，并實現高分辨率微波成像。

稀疏微波成像適用于原始信號具有稀疏特征的雷達成像領域，如海洋寬幅測繪、海面艦船監控、空中目標ISAR成像等；也可以應用于雷達功率圖像在變換域具有稀疏特征的觀測領域，如功率圖像在小波域稀疏的情況等。傳統成像評估方法不再適用于稀疏微波成像雷達性能評估，有必要建立適用于稀疏微波成像雷達的性能評估體系。對背景技術的了解可以參考下面四篇文章以及它們的引用文章。

[1]D.L.?Donoho，“Compressed?sensing”，IEEE?Trans.Inform.Theory，

2006，52，(4)，pp.1289-1306.

[2]E.Candes，J.Romberg，and?T.Tao，“Robust?uncertainty?principles：exact?signal?reconstruction?from?highly?incomplete?frequency?information，”Information?Theory，IEEE?Transactions?on，vol.52，no.2，pp.489-509，Feb.2006.

[3]D.L.?Donoho，and?J.Jin，“Feature?selection?by?higher?criticism?thresholding?achieves?the?optimal?phase?diagram”，Phil.Trans.Roy.Soc.A(2009)367，4449-4470.

[4]D.L.?Donoho，and?J.Tanner，“Observed?universality?of?phase?transitions?in?high-dimensional?geometry，with?implications?for?modern?data?analysis?and?signal?processing”，Phil.Trans.Roy.Soc.A?367(2009)，4273-4293.

發明內容

本發明的目的是公開一種基于相變圖分析的稀疏微波成像雷達性能評估方法，借用物理學中相變圖的概念，提出適用于稀疏微波成像的雷達系統和雷達圖像性能評估方法。本發明采用正確重建率和相對均方誤差作為判別標準，大大降低了計算量，為稀疏微波成像雷達性能分析提供了一種高效評估方法。

為實現上述目的，本發明的技術解決方案是：

一種基于相變圖分析的稀疏微波成像雷達性能評估方法，其包括步驟：

a)針對稀疏微波成像雷達機理，將信噪比引入分析圖中建立以信噪比、稀疏度和采樣比為坐標軸的雷達成像性能相變圖；

b)分別計算不同信噪比、稀疏度和采樣比的條件下，稀疏微波成像雷達性能隨這三維變量的變化趨勢，繪制三維分析圖；