[發(fā)明專利]基于低秩與稀疏聯(lián)合約束的帶微動(dòng)部件目標(biāo)SA-ISAR成像方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010501764.4
• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN111610522B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張雙輝;劉永祥;黎湘;霍凱;姜衛(wèi)東;田彪;張新禹;高勛章
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 湖南企企衛(wèi)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43257
• 代理人: 任合明

本發(fā)明屬于雷達(dá)成像領(lǐng)域，涉及一種基于低秩與稀疏聯(lián)合約束的帶微動(dòng)部件目標(biāo)的SA?ISAR成像方法，包括以下步驟：S1對帶微動(dòng)部件目標(biāo)平動(dòng)補(bǔ)償后的目標(biāo)一維距離像序列進(jìn)行建模；S2對帶微動(dòng)部件目標(biāo)稀疏孔徑ISAR成像問題進(jìn)行建模；S3采用線性ADMM對帶微動(dòng)部件目標(biāo)稀疏孔徑ISAR成像問題進(jìn)行求解。有益效果：可實(shí)現(xiàn)帶微動(dòng)部件目標(biāo)稀疏孔徑ISAR成像，在稀疏孔徑條件下，可有效分離目標(biāo)主體部分與微動(dòng)部件的一維距離像序列，消除目標(biāo)微動(dòng)部件引起的m?D效應(yīng)，并消除稀疏孔徑導(dǎo)致的旁瓣與柵瓣干擾，進(jìn)而獲取聚焦效果良好的目標(biāo)主體部分ISAR圖像，對于數(shù)據(jù)受限條件下的帶微動(dòng)部件目標(biāo)雷達(dá)成像、微動(dòng)參數(shù)估計(jì)、特征提取與目標(biāo)識別有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達(dá)成像領(lǐng)域，具體涉及一種基于低秩與稀疏聯(lián)合約束的帶微動(dòng)部件目標(biāo)稀疏孔徑逆合成孔徑雷達(dá)(Sparse aperture inverse synthetic aperture radar，SA-ISAR)成像方法。

背景技術(shù)

逆合成孔徑雷達(dá)(ISAR)成像技術(shù)可以獲取運(yùn)動(dòng)目標(biāo)高分辨雷達(dá)圖像，與光學(xué)成像手段相比，具有全天時(shí)全天候的優(yōu)勢，已廣泛應(yīng)用于太空目標(biāo)監(jiān)視、導(dǎo)彈防御、岸基警戒、雷達(dá)天文學(xué)等軍事與民用領(lǐng)域。

帶微動(dòng)部件的目標(biāo)，是指除了目標(biāo)主體所做剛體運(yùn)動(dòng)以外，包含其他微小運(yùn)動(dòng)的部件，如直升機(jī)旋翼轉(zhuǎn)動(dòng)、飛機(jī)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)、艦船天線轉(zhuǎn)動(dòng)、車輪轉(zhuǎn)動(dòng)等。對這類目標(biāo)進(jìn)行ISAR成像時(shí)，其微動(dòng)部件將產(chǎn)生微多普勒(micro-Doppler，m-D)效應(yīng)，導(dǎo)致ISAR圖像散焦。此時(shí)，一般首先對雷達(dá)回波進(jìn)行信號分離，從中分離出目標(biāo)主體與微動(dòng)部件雷達(dá)回波，然后對目標(biāo)主體雷達(dá)回波進(jìn)行ISAR成像處理，以消除m-D效應(yīng)影響，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)主體部分的高分辨ISAR成像。

一般稱不完整的雷達(dá)回波為稀疏孔徑回波，環(huán)境與雷達(dá)接收機(jī)噪聲、多功能雷達(dá)的“寬-窄”交替模式、壓縮感知雷達(dá)的隨機(jī)采樣方式、多通道雷達(dá)的目標(biāo)切換模式等都將導(dǎo)致稀疏孔徑回波。在稀疏孔徑條件下，傳統(tǒng)主體與微動(dòng)部件信號分離方法失效，無法有效抑制m-D效應(yīng)，導(dǎo)致帶微動(dòng)部件目標(biāo)ISAR圖像散焦。此外，稀疏孔徑雷達(dá)回波的非均勻采樣還引入大量旁瓣、柵瓣干擾，進(jìn)一步導(dǎo)致ISAR圖像散焦。改善稀疏孔徑條件下帶微動(dòng)部件目標(biāo)的ISAR成像效果，具有重要工程應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是在稀疏孔徑條件下，帶微動(dòng)部件目標(biāo)ISAR成像受到m-D效應(yīng)與旁瓣、柵瓣干擾，導(dǎo)致ISAR圖像散焦，難以滿足工程應(yīng)用需求。

本發(fā)明的思路是針對稀疏孔徑條件下帶微動(dòng)部件目標(biāo)ISAR圖像散焦的問題，提出一種基于低秩與稀疏聯(lián)合約束的帶微動(dòng)部件目標(biāo)SA-ISAR成像方法。該方法將帶微動(dòng)部件目標(biāo)SA-ISAR成像建模成為一個(gè)基于三重約束下的欠定問題，其中，三重約束具體包括：目標(biāo)主體部分一維距離像序列的低秩特性、目標(biāo)微動(dòng)部件一維距離像序列的稀疏特性以及目標(biāo)主體ISAR圖像的稀疏特性。進(jìn)一步采用線性交替方向乘子法(ADMM)求解該三重約束欠定問題，以提升運(yùn)算效率。該方法通過循環(huán)迭代，最終可以獲取目標(biāo)主體、微動(dòng)部件的一維距離像序列，以及目標(biāo)主體的ISAR圖像。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種基于低秩與稀疏聯(lián)合約束的帶微動(dòng)部件目標(biāo)SA-ISAR成像方法，包括以下步驟：

S1對帶微動(dòng)部件目標(biāo)平動(dòng)補(bǔ)償后的目標(biāo)一維距離像序列進(jìn)行建模：

平動(dòng)補(bǔ)償是ISAR成像的首要環(huán)節(jié)，經(jīng)過幾十年發(fā)展，其技術(shù)路線已相對成熟，因此，本發(fā)明假設(shè)平動(dòng)補(bǔ)償已經(jīng)完成，直接對平動(dòng)補(bǔ)償后的一維距離像序列進(jìn)行處理(保錚,邢孟道,王彤.雷達(dá)成像技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2005)。對于帶微動(dòng)部件的目標(biāo)，其平動(dòng)補(bǔ)償后的目標(biāo)一維距離像序列可建模為：