[发明专利]一种用于信号缺失下的ISAR雷达成像方法

说明书

本发明属于雷达信号处理技术领域，涉及一种用于信号缺失下的ISAR雷达成像方法。本发明充分利用了成像空间对发射信号作用所带来的稀疏性，对部分缺失的双基地ISAR的回波进行稀疏采样获得测量数据，在成像平面内构造稀疏基，通过重构算法得到成像点空间分布的高精度估值。此方法避开了传统基于傅里叶变换算法的诸多限制，即使回波信号不完整的情况下，利用目标空间分布对发射信号的作用，构造稀疏基，只使用少量回波数据，即可重构出目标空间分布特性，且成像质量几乎不受大双基地夹角影响、成像结果无雷达旁瓣杂波干扰、可实现超分辨成像。

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，涉及一种用于信号缺失下的ISAR雷达成像方法。

背景技术

逆合成孔径雷达能够全天候和全天时地获取高分辨运动目标图像，在军事和民用领域有着广泛应用，如目标散射机理分析和目标探测与分类。相对于常规单基地ISAR，将雷达发射机和接收机分置于不同的空间位置上的双基地ISAR，具有以下优势：安全性隐蔽性高，抗干扰能力强；作用距离远，可以将发射站放置在后方；获取的信息丰富，既可以获得目标的前向散射信息，也可以配置多个接收机进行干涉处理。和单基地ISAR相同，双基地ISAR图像也可以很容易地通过常用的距离-多普勒成像方法获得。基本方法是首先在距离向，通过傅里叶变换将回波信号从快时间域t变换到频率域f，得到距离向的分辨率△R；然后，在方位向进行傅里叶变换将信号从慢时间域t_k变换到多普勒频率域f_d，得到方位向的分辨率△x，这是一种计算效率高，对噪声鲁棒性好的方法。在实际工作中，雷达所发射和接收的电磁波很容易受到外界的干扰，造成雷达回波脉冲的损坏或缺失，当收发分置时，缺失现象更为明显。特别地，在不同的探测视角下，这种缺失的形式也会不同。回波处理将损坏或缺失的脉冲数据置零，采用传统的基于傅里叶变换的雷达成像方法成像，获得的ISAR图像通常是损坏或模糊的。面对复杂环境，提高信号缺失下的成像质量具有中重要的研究和应用价值。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足和局限性，提出一种信号缺失情况下基于压缩感知的双基地ISAR高分辨成像方法，并提出回波信号的稀疏基底的构造方法，使用该方法是为了解决实际情况中由于信号缺失造成基于傅里叶变换成像模糊或损坏的问题，充分利用了成像空间对发射信号作用所带来的稀疏性，对部分缺失的双基地ISAR的回波进行稀疏采样获得测量数据，在成像平面内构造稀疏基，通过重构算法得到成像点空间分布的高精度估值。此方法避开了传统基于傅里叶变换算法的诸多限制，即使回波信号不完整的情况下，利用目标空间分布对发射信号的作用，构造稀疏基，只使用少量回波数据，即可重构出目标空间分布特性，且成像质量几乎不受大双基地夹角影响、成像结果无雷达旁瓣杂波干扰、可实现超分辨成像。

此方法的基本思路，首先在成像平面内离散化表示回波数据，再根据成像分辨单元构造稀疏基以得到回波的稀疏表示，然后根据信号的数据缺失率构造适当的观测矩阵，把信号投影到更低维的空间上得到观测样本，通过行列堆叠获得一维数据，最后可利用多种重构算法重构出目标散射点分布并重排获得二维分布。

本发明的技术方案为：

如图1所示，一种用于信号缺失下的ISAR高分辨成像方法，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。