[发明专利]一种用于信号缺失下的ISAR雷达成像方法

权利要求书

1.一种用于信号缺失下的ISAR雷达成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在成像平面内对双基地ISAR目标回波信号进行离散化处理，获得目标回波的数学表达式，因接收到的目标回波信号存在数据缺失，对缺失的部分进行补零；

S2、根据成像平面上的距离向和方位向分辨单元构造稀疏基底，将目标回波表示为目标散射点二维分布和稀疏基的相互作用，从而获得原始信号的稀疏表达式；

S3、将二维样本通过行列堆叠转化成一维形式，获得一维数据向量便于重构目标散射点分布；

S4、根据数据缺失率构造观测矩阵，所述观测矩阵用于将稀疏的高维回波信号投影到低维空间上，根据获得的原始信号稀疏基表达式，获得原始信号的低维观测样本；

S5、采用多种重构算法重构目标散射点分布，再重排获得目标散射点二维分布。

2.根据权利要求1所述的一种用于信号缺失下的ISAR雷达成像方法，其特征在于，所述步骤S1中：

采用等效雷达来描述双基地雷达，只是当目标运动时，等效雷达位置随时间变化；假设回波数据已经过平动补偿，t时刻，旋转中心与等效雷达间的距离为R₀(t)，目标相对于初始时刻雷达视线方向绕旋转中心的旋转角为θ(t)，逆时针方向为正，则t时刻目标上某散射点到雷达的距离为

R(t)≈R₀(t)+xcosθ(t)-ysinθ(t) (式1)

x、y分别是雷达成像平面内目标坐标系X轴向和Y轴向的坐标；

设雷达发射带宽为B的频率步进脉冲信号，其表达式为

其中，rect(·)为单位矩形函数，N为子脉冲个数，T_r为脉冲重复周期，τ为脉冲宽度，f₀为发射信号的起始频率，△f为频率步长，B＝(N-1)△f,n＝0,1,…,N-1；

接收回波信号时，假设目标包含I个散射中心，为第i个散射中心的散射强度，R_i(t)为t时刻该散射中心到雷达的距离，对应的时延为τ_i(t)＝2R_i(t)/c，则目标回波为

设雷达能够准确获取目标参考点至雷达的距离R₀，对应参考时延τ₀(t)＝2R₀(t)/c，则参考信号为

则相干混频后的回波可以表示为

设慢时间t_m时刻目标的旋转角为△θ为角采样步长，M为角采样数目，此时τ_i(t)-τ₀(t)＝2(x_i cosθ_m-y_i sinθ_m)；对式5在t_n＝nT_r+t_s时刻采样可得第m个视角下第n个采样频点的回波数据为：

t_s为距离像起始位置对应时延；

在小角度观测条件下，cosθ≈1，sinθ≈θ回波模型u_n,m可写为

其中，λ_n＝c/f_n＝c/(f₀+n△f)，第一个指数项只与散射点位置有关，令δ_i′＝δ_iexp(-j4πf₀x_i/c)，即将其并入幅度信息中；若在观测目标空间范围内对散射率函数进行离散采样，可得目标二维散射率分布δ＝[δ_pq]_N×M，其中x_p≈p△x′，y_q≈q△y′，△x′＝c/(2(N-1)△f)为传统的距离分辨率，△y′＝λ₀/(2(M-1)△θ)为传统的方位分辨率，λ₀＝c/f₀，p＝0,1,…,N-1，q＝0,1,…M-1；令λ_n≈λ₀，则式u_n,m可写为

P和Q是目标二维网格两条边上的网格数，由u_n,m可知，对观测数据进行二维傅里叶变换即可得到目标的距离多普勒图像；同时，式8可以看成是一个由纵向和横向离散间隔的组合而成广义线性算子，作用于目标散射分布δ而产生的，因此只需利用少数几个甚至单个发射脉冲，就能同时获得目标距离和多普勒超分辨。