[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

本發明公開了一種基于壓縮感知的雙基地ISAR成像方法，其包括：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CoSaMP重構算法進行求解，實現目標圖像重構；本發明通過建立基于壓縮感知理論的雙基地ISAR稀疏孔徑成像模型，利用CoSaMP算法實現圖像重構，利用少量有效回波數據重構出清晰的目標圖像，有效地抑制了副瓣，減少了能量泄漏，提高了成像質量。

技術領域

本發明涉及一種基于壓縮感知的雙基地ISAR成像方法，其屬于雷達信號處理技術領域。

背景技術

雙基地逆合成孔徑雷達(Inverse Synthetic Aperture Radar，ISAR)由一個接收機和一個發射機組成，由于雷達收發雙站的分開放置特性，它繼承了雙基地雷達的優勢，不僅能夠克服單基地ISAR成像中存在的幾何盲區問題，而且具有更好的隱身性能、更遠的探測距離以及更強的抗干擾能力，有利于目標的分類與識別，具有很高的軍用和民用價值。

隨著雷達系統的不斷發展，現代雷達通常需要具有的多功能多模式協調工作的能力，即要求ISAR在進行高分辨成像的同時，還需要不斷切換雷達波束指向，進行大范圍搜索和多目標跟蹤等任務，一般較難對單個目標進行長時間的不間斷觀測，導致目標的方位向觀測孔徑往往出現不連續性。此外，在雷達實際工作中，由于外界復雜的電磁環境干擾或雙基地ISAR自身系統固有的收發分置特性，同樣可能導致雷達接收的回波信號不完整或者某些回波信號誤差較大在后續處理中需要被剔除，造成孔徑稀疏。在稀疏孔徑的情況下，傳統的距離-多普勒(Range Doppler，RD)算法成像分辨率受“瑞利限”的約束，會引起較高的旁瓣和能量泄漏，難以獲得高精度聚焦的圖像。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供了一種成像質量高的基于壓縮感知的雙基地ISAR成像方法，其利用CoSaMP算法實現了目標圖像重構。

本發明采用了如下技術方案：

一種基于壓縮感知的雙基地ISAR成像方法，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CoSaMP重構算法進行求解，實現目標圖像重構。

進一步的，實現步驟1的具體方法如下：

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；