[發明專利]多頻帶多視角ISAR融合成像方法

有效

• 申請號: 202110049776.2
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112859074B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 劉利民;郭寶鋒;朱曉秀;胡文華;史林;馬俊濤;薛東方;曾慧燕
• 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
• 代理公司: 河北冀華知識產權代理有限公司 13151
• 代理人: 王占華

本發明公開了一種多頻帶多視角ISAR融合成像方法，涉及圖像處理方法技術領域。所述方法首先，建立多頻帶多視角ISAR融合成像的矢量化稀疏表示模型，為了減少求解時的運算復雜度，提高成像效率，在Bregman迭代算法的基礎上，結合加權殘差回代和基矩陣條件數優化進一步提高算法的迭代收斂速度。仿真實驗驗證了算法在實現一維稀疏信號重構以及多頻帶多視角ISAR融合成像時有效性和優越性。

技術領域

本發明涉及圖像處理方法技術領域，尤其涉及一種多頻帶多視角ISAR融 合成像方法。

背景技術

逆合成孔徑雷達(Inverse Synthetic Aperture Radar，ISAR)可在遠距離、 全天候條件下對目標進行高分辨成像，在軍事和民用領域都得到了廣泛的應用。 對于單ISAR成像系統而言，通常通過提高發射信號帶寬和增大觀測相干積累 時間來分別提高成像的距離分辨率和方位分辨率，但同時會帶來雷達系統硬件 復雜度高、制造成本大、運動補償困難等問題，導致直接提升的單雷達系統成 像分辨率有限。多頻帶多視角ISAR融合成像技術利用工作在不同頻帶從不同 角度對目標觀測得到的多部雷達回波，在信號級進行融合，得到一個更大帶寬 和更大視角的信號回波，打破了傳統單雷達成像分辨率受發射信號帶寬和觀測 累積轉角的約束，可同時提高雷達成像二維分辨率。

譜估計類方法是一類傳統的多雷達融合成像方法。此類方法包括狀態空間 法、Root-MUSIC算法以及基于旋轉不變估計信號參數方法(Estimation of Signal Parametervia Rotational Invariance Techniques,ESPRIT)算法的融合算法等。雖 然此類方法在精確估計散射點個數的前提下參數估計精度高，但在實際情況下 散射點個數一般很難被精確估計，影響了算法性能。另外，在多頻帶多視角ISAR 二維融合過程中，散射點的二維坐標匹配也是一個較大的難點。

基于稀疏表示的方法是一類新興的多雷達融合成像方法。它將多頻帶多視 角ISAR二維融合成像問題歸結為一個信號的稀疏表示問題進行求解，主要包 括以正交匹配追蹤算法(Orthogonal Matching Pursuit,OMP)為代表的貪婪類重 構算法、以基追蹤算法(Basis Pursuit,BP)為代表的凸優化類重構算法以及稀 疏貝葉斯學習算法(SparseBayesian Learning,SBL)為代表的貝葉斯推理類算 法等。此類方法通過將目標場景離散化，在二維網格中模擬可能存在的散射點， 求解時無需坐標配對也無需估計散射點個數，因此參數估計性能要優于現代譜 估計類方法。但在對二維融合成像模型進行稀疏表示時，需要利用行列堆疊的 一維矢量形式進行求解，數據維數較大。此時，若采用貪婪類算法求解，如OMP 算法，重構精度有限，且需要預知信號的稀疏度，這在實際過程中難以準確估計，制約了算法的應用性；若采用貝葉斯推理類算法求解，估計精度較高，但 涉及到大量的求逆步驟，導致算法的運算量很大，不利于實時處理。因此，尋 找有效、簡單、快速的重構方法對實現多頻帶多視角融合成像來說十分重要。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是如何提供一種在求解時能夠避免大量的矩陣 求逆過程，大大提高成像效率的多頻帶多視角ISAR融合成像方法。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種多頻帶多視角 ISAR融合成像方法，其特征在于包括如下步驟：

1)對各雷達回波信號進行預處理以及互相干處理，得到相干的距離頻域- 方位慢時間域回波信號；

2)構造字典矩陣，將回波信號離散化表示；

3)分別將回波數據矢量化拼接，得到待融合的觀測信號以及對應的基矩 陣

4)利用FLBI算法進行迭代求解，得到目標圖像矢量估計值

5)將一維目標圖像矢量估計值轉換為二維矩陣即為多視角多頻帶 雷達信號融合得到的目標圖像。