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一种联合相位聚焦的结构化稀疏ISAR成像方法技术

技术编号：42693625 阅读：9 留言：0更新日期：2024-09-10 12:43

本发明专利技术提供一种联合相位聚焦的结构化稀疏ISAR成像方法，在考虑运动误差的前提下，构建出联合相位误差以及目标结构特性的方位向稀疏成像优化模型；为求解范数优化问题，将相位校正以及目标结构加权融入快速迭代收缩阈值算法实现过程，通过算法的迭代，同时实现相位误差的校正以及结构权值信息的更新，最终获得高分辨ISAR成像结果。实测数据实验证明，相比于传统稀疏成像方法，所提算法由于充分利用了目标的结构稀疏特性，不仅可以实现存在相位误差条件下的高精度ISAR成像，且进一步提升了低信噪比下的处理性能。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及雷达成像，尤其涉及一种联合相位聚焦的结构化稀疏isar成像方法。

技术介绍

1、作为一种全天时、全天候的目标感知手段，逆合成孔径雷达(inverse syntheticaperture radar, isar)可以获取非合作目标的一维、二维甚至高维信息，可以为后端的目标识别提供更多的精细特征，因此在军事和民用领域发挥着越来越重要的作用。对于二维成像来说，发射信号的带宽决定了距离分辨能力，而方位分辨能力则取决于雷达与目标之间的相对转动角度，这就需要雷达连续发射多个子脉冲信号以获取更长的虚拟成像孔径。然而，随着应用需求的多样化，isar成像正面临着诸多新的困难与挑战，特别是稀疏孔径严重制约了传统距离多普勒(range-doppler, rd)算法的成像性能。将压缩感知（compressive sensing, cs）理论应用于isar成像领域，通过利用目标固有的稀疏特性，可以获得传统rd算法无法比拟的性能，已成为解决稀疏成像问题的有效途径；

2、精确的运动补偿是isar成像的关键，一般可以通过包络对齐和相位聚焦两个步骤实现。然而，孔径的稀疏将会增加运动补偿的难度，尤其是对补偿精度要求较高的相位聚焦影响较大。传统相位聚焦算法，如相位梯度自聚焦(phase gradient autofocus, pga)、多普勒中心跟踪(doppler centre tracking, dct)等，无法有效补偿由运动引入的相位误差，导致成像质量的下降甚至失效。为了减少稀疏孔径对相位聚焦乃至成像的影响，通常将快速

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种联合相位聚焦的结构化稀疏逆合成孔径雷达isar成像方法，充分利用了目标的结构稀疏特性，不仅可以实现存在相位误差条件下的高精度isar成像，且进一步提升了低信噪比下的处理性能。

2、为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：

3、本专利技术提供了一种联合相位聚焦的结构化稀疏逆合成孔径雷达isar成像方法，包括以下步骤：

4、s1、构建稀疏isar成像回波模型；

5、s2、采用结构化的快速迭代收缩阈值处理算法对所述稀疏isar成像回波模型进行求解；

6、s201、设定目标散射点的结构加权矩阵，将所述稀疏isar成像回波模型进行转换；

7、s202、在获得转换后的稀疏isar成像回波模型后，构造估计相位误差矩阵的优化模型；

8、s203、在获得转换后的稀疏isar成像回波模型以及转换后的估计相位误差矩阵，最后更新结构加权矩阵；

9、s204、判断更新条件是否继续。

10、进一步，所述s1具体为：

11、考虑稀疏孔径的条件，包含相位误差的稀疏isar成像回波模型写成矩阵形式为：

12、（1）；

13、其中，为含有相位误差的一维距离像矩阵；为方位向降采样个数、为距离向单元数、且；；为方位向降采样矩阵；为方位向傅里叶矩阵；为下标；，<mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><msub><mi>f</mi><mi>a</mi></msub><mi>=</mi><msup><mrow><mo>[</mo><mrow><mi>−</mi><mrow bevelled="true"><mn>1</mn><mo stretchy="true">/</mo><mn>2</mn></mrow><mo>+</mo><mn>1</mn><mi>/</mi><mi>na</mi><mi>,</mi><mi>−</mi><mrow bevelled="true"><mn>1</mn><mo stretchy="true">/</mo><mn>2</mn></mrow><mo>+</mo><mn>2</mn><mi>/</mi><mi>na</mi><mi>,</mi><mi>⋯</mi><mi>,</mi><mrow bevelled="true"><mn>1</mn><mo stretchy="true">/</mo><mn>2</mn></mrow></mrow><mo>]</mo></mrow><mi>t</mi></msup></mstyle>，<mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><msub><mi>t</mi><mi>a</mi></msub><mi>=</mi><mrow><mo>[</mo><mrow><mn>0</mn><mi>,</mi><mn>1</mn><mi>,</mi><mi>⋯</mi><mi>,</mi><mi>na</mi></mrow><mo>]</mo></mrow></mstyle>；为噪声矩阵；为待重构的二维isar成像矩阵；为估计相位误差矩阵，表示为：

14、<mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mtable columnalign="left"><mtr><本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种联合相位聚焦的结构化稀疏逆合成孔径雷达ISAR成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种联合相位聚焦的结构化稀疏逆合成孔径雷达ISAR成像方法，其特征在于，所述S1具体为：

3.根据权利要求2所述的一种联合相位聚焦的结构化稀疏逆合成孔径雷达ISAR成像方法，其特征在于，所述S201中，转换后的稀疏ISAR成像回波模型为：

4.根据权利要求3所述的一种联合相位聚焦的结构化稀疏逆合成孔径雷达ISAR成像方法，其特征在于，所述S201具体为：

5.根据权利要求4所述的一种联合相位聚焦的结构化稀疏逆合成孔径雷达ISAR成像方法，其特征在于，所述S202具体为：

6.根据权利要求5所述的一种联合相位聚焦的结构化稀疏逆合成孔径雷达ISAR成像方法，其特征在于，所述S3中，更新结构加权矩阵，具体为：

7.根据权利6所述一种联合相位聚焦的结构化稀疏逆合成孔径雷达ISAR成像方法，其特征在于：所述S204，具体为：

【技术特征摘要】

1.一种联合相位聚焦的结构化稀疏逆合成孔径雷达isar成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种联合相位聚焦的结构化稀疏逆合成孔径雷达isar成像方法，其特征在于，所述s1具体为：

3.根据权利要求2所述的一种联合相位聚焦的结构化稀疏逆合成孔径雷达isar成像方法，其特征在于，所述s201中，转换后的稀疏isar成像回波模型为：

4.根据权利要求3所述的一种联合相位聚焦的结构化稀疏逆合成孔径雷...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕明久，陈文峰，杨军，王勇，朱迎新，袁博资，龙铭，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军预警学院雷达士官学校，
类型：发明
国别省市：

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