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

本發(fā)明提供一種結(jié)合正交匹配追蹤算法的稀疏發(fā)射的ISAR成像方法，獨(dú)立權(quán)利要求1。在發(fā)射端對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行稀疏處理，采樣后得到稀疏的信號(hào)，然后對(duì)稀疏的信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)，再進(jìn)行ISAR成像處理，可以得到更高質(zhì)量的成像圖形，且能提升信號(hào)采樣頻率的利用率。本發(fā)明不研究ISAR成像和OMP算法的新的方法，而是將OMP算法在發(fā)射方式上對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，然后重構(gòu)信號(hào)應(yīng)用到ISAR成像領(lǐng)域來。本發(fā)明可以大大提升信號(hào)的利用率，并且能提升成像質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)射稀疏信號(hào)的ISAR成像方法，應(yīng)用壓縮感知理論中的OMP算法，尤其涉及一種結(jié)合正交匹配追蹤算法的稀疏發(fā)射的ISAR成像方法。

背景技術(shù)

由于雷達(dá)成像的分辨單元取決于信號(hào)的帶寬，為了獲取到更高的分辨率，常常需要發(fā)射較大的時(shí)帶寬積的信號(hào)波形，或者使用寬帶線性調(diào)頻信號(hào)來進(jìn)行成像。但是受于Nyquist采樣定理限制，為了提升信號(hào)帶寬值，就需要成倍的提升采樣頻率，這樣就造成了信號(hào)的冗余。因此，如何提升帶寬來增大分辨率的同時(shí)提升信號(hào)的利用率，成為雷達(dá)成像領(lǐng)域的重要課題。E.J.Candes、J.Romberg、T.Tao和D.L.Donoho等科學(xué)家于2004年提出壓縮感知(Compressive Sensing，CS)理論的出現(xiàn)，CS理論的出現(xiàn)挑戰(zhàn)了Nyquist采樣定理的理論極限，對(duì)整個(gè)信號(hào)處理領(lǐng)域產(chǎn)生了極大的影響。利用CS理論的稀疏性，可以將其利用到對(duì)信號(hào)的處理中，CS理論不同于傳統(tǒng)成像“先采樣，后處理”的信號(hào)處理方式，而是一種“先處理，后采樣，再還原”的新型成像方式。因此，如何將CS理論與雷達(dá)成像理論結(jié)合，是一個(gè)重點(diǎn)研究問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是利用CS理論在發(fā)射端對(duì)發(fā)射信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行稀疏處理，發(fā)射稀疏的信號(hào)，然后在接收端對(duì)稀疏信號(hào)進(jìn)行采樣并且重構(gòu)，得到一個(gè)完整的全頻段信號(hào)，這樣就可以通過發(fā)射一段稀疏的發(fā)射信號(hào)，為了避免Nyquist采樣定理對(duì)信號(hào)采樣頻率的限制達(dá)到減小采樣頻率。從發(fā)射端就減小信號(hào)的帶寬，然后通過OMP算法重構(gòu)出完整信號(hào)，這樣可以大大提升信號(hào)的利用率，并且能提升成像質(zhì)量。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：步驟如下：

步驟一：選擇發(fā)射信號(hào)類型并假設(shè)目標(biāo)形狀與位置；

步驟二：對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)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(duì)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行距離壓縮，然后對(duì)目標(biāo)進(jìn)行相位補(bǔ)償，最后進(jìn)行方位壓縮得到完整的ISAR成像圖。

本發(fā)明還包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征：

1.步驟一具體是：采用線性調(diào)頻信號(hào)作為發(fā)射信號(hào)，設(shè)置雷達(dá)與目標(biāo)之間的距離、雷達(dá)的中心頻率、預(yù)發(fā)射信號(hào)帶寬、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度、加速度；則發(fā)射信號(hào)的表達(dá)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(hào)矩陣的乘積，得到y(tǒng)＝Φs，通過觀測矩陣，進(jìn)行稀疏化得到一個(gè)稀疏的二維發(fā)射信號(hào)矩陣，這樣就得到了一個(gè)稀疏信號(hào)；

線性調(diào)頻回波信號(hào)的表達(dá)式為：

其中，A_m為m個(gè)散射點(diǎn)的散射強(qiáng)度，τ為時(shí)延，取T_P為脈沖寬度，γ為調(diào)頻率；為快時(shí)間，為矩形窗函數(shù)，j為虛數(shù)單位，λ為波長，R為時(shí)刻雷達(dá)到散射點(diǎn)的距離，C為光速。

2.步驟二具體為：

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