[發明專利]一種基于壓縮感知的雙基地ISAR成像方法

在審

• 申請號: 201910054621.0
• 申請日: 2019-01-21
• 公開（公告）號: CN109782279A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 胡文華;尚朝軒;郭寶鋒;朱曉秀;薛東方;呂貴洲;馬俊濤;曾慧燕;史林;韓寧
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S7/41
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司 13100
• 代理人: 張一

1.一種基于壓縮感知的雙基地ISAR成像方法，其特征在于，其包括如下步驟：

步驟1、建立雙基地ISAR成像回波模型得到回波數據，考慮到雙基地角時變可能會引起多普勒位移進而引起越分辨單元徙動和圖像畸變，構造一個相位補償項進行多普勒位移補償；

步驟2、根據回波模型構造隨雙基地角變化的稀疏基矩陣，得到回波的稀疏表示；

步驟3、構造觀測矩陣以模擬孔徑缺失的情況，建立基于壓縮感知的雙基地ISAR稀疏孔徑成像模型；

步驟4、利用壓縮采樣匹配追蹤CoSaMP重構算法進行求解，實現目標圖像重構。

2.根據權利要求1所述的基于壓縮感知的雙基地ISAR成像方法，其特征在于，所述步驟1具體包括：

設雷達發射線性調頻信號，經包絡對齊和相位校正后的雙基地ISAR回波如下式(1)表示：

其中，f_c為載波中心頻率；

t_p為發射信號脈沖寬度

μ為調頻斜率；

σ_P為散射點P的信號復幅度；

x_P和y_P分別為散射點P的坐標；

θ(t_m)和β(t_m)分別為成像期間內的旋轉角度和雙基地角，隨慢時間t_m變化；

表示快時間；c表示波速；

為了避免雙基地角時變引起越分辨單元徙動和圖像畸變，構造相應的補償相位進行相位補償，構造的補償項如下表達式(2)所示：

得到相位補償后的一維距離像表達式(3)如下：

當在距離單元(2y_P/c)cos(β(t_m)/2)內有Q個強散射點時，則此單元的回波信號如下式(4)所示：

其中，a_q為第q個散射點的信號復幅度。

3.根據權利要求1所述的基于壓縮感知的雙基地ISAR成像方法，其特征在于，所述步驟2具體包括：

設全孔徑回波信號中共包含L個脈沖視角，累積轉角為Δθ，構造稀疏基矩陣F_all將二維成像場景離散化為N個距離單元和M個多普勒單元，則回波中的相位項可離散化表達式(5)如下：

其中，l＝1，2，……，L；

故稀疏基矩陣F_all構造的表達式(6)為：

其中，

其中，ω表示F_all中的元素值，其上角標m的取值為0，1，……，M-1，其下角標l的取值為0，1，……，L-1；

考慮到實際噪聲的存在，則雙基地ISAR全孔徑回波可稀疏表達式(7)如下：

S_all＝F_allA+ε₀ (7)

其中，S_all表示經過運動補償和相位補償后的全孔徑二維回波數據；

ε₀為噪聲；

A為需求的目標圖像。

4.根據權利要求1所述的基于壓縮感知的雙基地ISAR成像方法，其特征在于，所述步驟3具體包括：

設S為融合的有效孔徑回波數據，包含J次有效脈沖，其中J＜L，構造觀測矩陣T，得到稀疏孔徑回波數據的表達式(8)如下：

S＝TS_all+ε＝TF_allA+ε＝FA+ε (8)

其中，ε為稀疏孔徑回波中所含噪聲；

表示經過運動補償和相位補償后的全孔徑二維回波數據；

F_all表示稀疏基矩陣；

F表示稀疏基矩陣F_all中去除缺失孔徑對應行后形成的部分稀疏基矩陣；

A為需求的目標圖像；

為方便求解，將數據矢量化，得到表達式(9)如下：

其中，為噪聲矢量；

此時，雙基地ISAR成像問題就轉化為了已知觀測矢量和傳感矩陣利用稀疏重構算法實現目標圖像矢量的求解，然后再將求得的圖像矢量轉化為二維矩陣形式，即為重構的目標圖像。