[發(fā)明專利]結(jié)合正交匹配追蹤算法的稀疏發(fā)射的ISAR成像方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011012635.5
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112130149B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣伊琳;唐三強;趙忠凱;劉魯濤;陳濤
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.結(jié)合正交匹配追蹤算法的稀疏發(fā)射的ISAR成像方法，其特征在于：在發(fā)射端對發(fā)射信號進行稀疏處理，采樣后得到稀疏的信號，然后對稀疏的信號進行重構(gòu)，再進行ISAR成像處理，得到更高質(zhì)量的成像圖形，且提升信號采樣頻率的利用率，將OMP算法在發(fā)射方式上對信號進行處理，然后重構(gòu)信號應(yīng)用到ISAR成像領(lǐng)域來，通過隨機發(fā)射的發(fā)射信號矩陣具有稀疏性；步驟如下：

步驟一：選擇發(fā)射信號類型并假設(shè)目標形狀與位置；

采用線性調(diào)頻信號作為發(fā)射信號，設(shè)置雷達與目標之間的距離、雷達的中心頻率、預(yù)發(fā)射信號帶寬、目標運動速度、加速度；則發(fā)射信號的表達式為：

構(gòu)建測量矩陣Φ，設(shè)置稀疏度k，則Φ為(N₁*k)×N₁的高斯陣，稀疏基ψ選擇快速傅里葉變換基，觀測向量為觀測矩陣和信號矩陣的乘積，得到y(tǒng)＝Φs，通過觀測矩陣，進行稀疏化得到一個稀疏的二維發(fā)射信號矩陣，這樣就得到了一個稀疏信號；

線性調(diào)頻回波信號的表達式為：

其中，A_m為m個散射點的散射強度，τ為時延，取T_P為脈沖寬度，γ為調(diào)頻率；為快時間，為矩形窗函數(shù)，j為虛數(shù)單位，λ為波長，R為時刻雷達到散射點的距離，C為光速；

步驟二：對采樣信號進行重構(gòu)；

步驟三：成像處理；

根據(jù)ISAR成像RD算法的基本流程，先對回波數(shù)據(jù)進行距離壓縮，然后對目標進行相位補償，最后進行方位壓縮得到完整的ISAR成像圖。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)合正交匹配追蹤算法的稀疏發(fā)射的ISAR成像方法，其特征在于：步驟二具體為：

(1)參數(shù)初始化：殘差r₀＝y(tǒng)，列序號集合索引矩陣迭代次數(shù)t＝1；

(2)搜尋列序號λ_t：搜尋出殘差r_t-1與傳感矩陣A^CS的列向量中內(nèi)積最大時對應(yīng)的列序號λ_t，使其滿足λ_t＝argmax|r_t-1,a_j|,(j＝1,2,…,N)；

(3)更新列序號集合和列向量集合：更新列序號集合，令Λ_t＝Λ_t-1∪{λ_t}，更新搜尋出的列向量集合，令Λ_t＝Λ_t-1∪a_t；

(4)求最小二乘解：

(5)更新殘差：

(6)迭代判斷：迭代次數(shù)增加，令t＝t+1，如果t≤k則返回步驟(2)繼續(xù)進行迭代，否則停止迭代，進行步驟(7)；

(7)輸出結(jié)果：輸出稀疏變換向量s，s在Λ_t處有非零項，其值分別為最后一次迭代搜尋到的s_t；

上述步驟中：t表示迭代次數(shù)；r_t表示進過t次迭代后的殘差；表示空集；λ_t表示第t次迭代搜尋到的列序號；Λ_t表示經(jīng)過t次迭代后搜尋到的列序號集合；a_j表示矩陣A^CS的第j列；A_t表示依照列序號集合Λ_t從矩陣A^CS中搜尋出的列向量集合；s_t為t×1的列向量；符號∪表示集合的并運算；＜a,b＞表示求向量a與b的內(nèi)積。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的結(jié)合正交匹配追蹤算法的稀疏發(fā)射的ISAR成像方法，其特征在于：步驟三具體為：首先對接收信號進行距離壓縮，壓縮參考函數(shù)的時域表達式為：

對距離壓縮后的信號進行包絡(luò)對齊，利用包絡(luò)對齊粗估計與Doppler中心精估計結(jié)合實現(xiàn)目標運動參數(shù)的估計，具體流程如下：

(1)利用包絡(luò)對齊對目標運動參數(shù)進行粗估計的方法是在得到粗分辨的一維距離像后，通過包絡(luò)對齊估計出脈沖間的包絡(luò)移動量，再對包絡(luò)移動量進行最小二乘擬合得到目標運動參數(shù)的粗估計；

(2)利用粗估計的目標參數(shù)對回波的包絡(luò)和相位進行補償；

(3)對相同頻點的回波使用時域相關(guān)法求解Doppler中心；

(4)通過假設(shè)檢驗的方法，得到目標速度和加速度的精確估計值，經(jīng)過對目標的速度和加速度進行估計之后，進行包絡(luò)平移和相位補償；

包絡(luò)的平移量為其中和分別為目標速度和加速度的估計值，在頻域乘以一個線性相位項對不同頻點的信號進行相位補償，相位補償因子為：

在對目標的速度和加速度進行精確地估計和補償后，目標的平動分量被去除，目標看成是一個只有轉(zhuǎn)動分量的目標，完成一系列的信號處理內(nèi)容之后，獲取到成像圖形。