[发明专利]一种双基地ISAR稀疏孔径成像方法

说明书

本发明提供了一种双基地ISAR稀疏孔径成像方法，涉及雷达信号处理技术领域，主要解决稀疏孔径条件下双基地ISAR成像分辨率低、运算时间长等问题。本发明实现过程为：建立双基地ISAR回波模型，对平动补偿后的回波进一步进行多普勒位移补偿，得到全孔径回波数据；对回波进行稀疏表示，建立基于压缩感知的双基地ISAR稀疏孔径回波模型；将整个二维回波数据进行分块处理，并假设目标图像各像元服从高斯先验建立稀疏贝叶斯模型；利用快速边缘似然函数最大化方法求解得到高质量目标图像；将所求的每块回波对应的目标图像合成整个二维图像，得到重构的目标图像。通过本发明的技术方案，能够在保证重构质量的同时提高运算效率。

技术领域

本发明涉及雷达信号处理技术领域，具体涉及一种双基地ISAR稀疏孔径成像方法。

背景技术

双基地ISAR是发射站和接收站分置的ISAR成像系统，不仅具有双基地雷达的“四抗”特性，而且与单基地ISAR相比，没有几何成像盲区并能获得更多的目标信息，日益成为现代雷达技术研究的热点问题之一。

在对目标的观测过程中，通常需要切换雷达波束对多个目标进行多视角观测，容易形成稀疏孔径。若直接利用传统的RD算法实现双基地ISAR成像，不仅会产生强烈的副瓣和能量泄漏，而且在低信噪比条件下存在大量干扰噪声，严重影响成像质量。压缩感知理论可以在获得少量数据的情况下，利用重构算法高概率重构出原始信号，由于ISAR空域稀疏性，故可以将其应用到双基地ISAR稀疏孔径成像中，以提高成像质量。在重构算法中，基于l₁范数约束的凸优化算法虽能有效改善成像质量和抗噪能力，但在求解时，不能进行参数自学习，需要先估算约束参数，且估算误差对成像结果影响较大，有时可能不能获得最优稀疏解，影响成像质量。另外，在求解时涉及回波数据矢量化和实数化操作，导致数据存储量和运算量较大，运算效率有待提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供了一种双基地ISAR稀疏孔径成像方法，能够在提高成像质量的同时减少运算时间，当数据缺失较多时仍能得到较好的成像结果。

本发明的技术方案如下：

一种双基地ISAR稀疏孔径成像方法，具体包括如下步骤：

步骤1、建立双基地ISAR成像回波模型，并对平动补偿后的回波进行多普勒位移补偿，得到全孔径回波数据；

步骤2、构造稀疏基矩阵得到全孔径回波数据的稀疏表示，构造有效数据选择矩阵得到稀疏孔径回波数据，建立基于压缩感知的双基地ISAR稀疏孔径成像模型；

步骤3、在双基地ISAR稀疏孔径成像模型的基础上，将整个二维回波数据进行分块处理，并设目标图像各像元服从高斯先验进而建立稀疏贝叶斯模型；所述二维回波数据为稀疏孔径回波数据；

步骤4、利用快速边缘似然函数最大化方法对每块回波数据的稀疏贝叶斯模型进行求解，实现对每块回波数据对应的目标图像重构；

步骤5、将所求的每块回波数据对应的目标图像合成整个二维图像，得到重构的目标图像。

进一步的，所述步骤1具体包括：

设雷达发射的线性调频信号，经包络对齐和相位校正后的双基地ISAR回波用如下式(1)表示：

其中，f_c为载波中心频率，t_p为发射信号脉冲宽度，μ为调频斜率，σ_P为散射点P的信号复幅度，x_P和y_P分别为散射点P的坐标，θ(t_m)和β(t_m)分别为成像期间内的旋转角度和双基地角，随慢时间t_m变化；表示快时间；c表示波速；

为了避免双基地角时变引起越分辨单元徙动和图像畸变，构造相应的补偿相位进行相位补偿，构造的补偿项如下式(2)：