[发明专利]基于SBL-ADMM的稀疏孔径ISAR成像方法

说明书

本发明属于雷达信号处理领域，具体涉及一种基于SBL‑ADMM的稀疏孔径ISAR成像方法。包括以下步骤：S1：稀疏孔径雷达回波建模；S2：目标HRRP与ISAR图像统计建模；S3：基于SBL‑ADMM的稀疏孔径ISAR图像重构；本发明取得的有益效果为：通过本发明可充分利用目标稀疏先验信息，从稀疏孔径雷达回波中重构高分辨目标ISAR图像，且针对ISAR成像过程中的后验概率求解涉及矩阵求逆，计算复杂度高的难题，将ADMM与SBL理论框架相结合，显著提高了稀疏孔径ISAR成像方法的运算效率，极大提升了方法的工程实用性。

技术领域

本发明属于雷达信号处理领域，具体涉及一种基于稀疏贝叶斯学习与交替方向乘子(Sparse Bayesian Learning-Alternating Direction Method of Multipliers，SBL-ADMM)的稀疏孔径ISAR成像方法。

背景技术

随着雷达技术的发展，其不仅可以测量目标距离，而且可以获取目标高分辨图像。按照雷达与目标相对运动关系的不同，雷达成像技术可分为合成孔径雷达(SAR)成像与逆合成孔径雷达(ISAR)成像技术。其中，ISAR成像技术可获取运动目标的高分辨图像，已经在空间目标监视、导弹防御、雷达天文学等领域获得广泛应用。

在雷达成像领域，一般称存在一定脉冲丢失的雷达回波为稀疏孔径回波。在雷达探测目标的过程中，多种因素可导致稀疏孔径回波：就目标而言，当其进行高速运动或复杂姿态运动时，满足ISAR成像条件的雷达观测段较短且不连续，导致稀疏孔径；就环境而言，当环境噪声或干扰信号较强时，将导致部分脉冲信噪比或信干比过低，在ISAR成像过程中，这些脉冲需被剔除；就雷达而言，多通道雷达是目前广泛使用的雷达体制，这种雷达在发射功率受限的条件下实现多目标探测，发射信号必须在不同目标间来回切换，从而导致雷达回波脉冲不连续。在稀疏孔径条件下，传统距离-多普勒(RD)ISAR成像方法基本失效，其所得ISAR图像散焦，无法满足工程实际需求。随着压缩感知技术的发展，基于贝叶斯压缩感知的雷达成像方法通过利用目标ISAR图像的稀疏先验，实现了从稀疏孔径雷达回波重构高分辨ISAR图像，与传统RD成像方法相比，所得ISAR图像聚焦效果和分辨率显著提升。但基于贝叶斯压缩感知的雷达成像方法多涉及矩阵求逆等复杂运算，计算复杂度高，运算效率远低于工程实际需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是贝叶斯压缩感知稀疏孔径ISAR成像方法运算效率低，无法满足工程实际需求。

本发明的思路是针对贝叶斯压缩感知稀疏孔径ISAR成像方法运算效率低的问题，提出了一种基于稀疏贝叶斯学习与交替方向乘子(SBL-ADMM)的稀疏孔径ISAR成像方法。该方法首先对ISAR图像进行稀疏先验建模，并对目标高分辨一维距离像序列(HighResolution Range Profile，HRRP)进行统计建模，在此基础上，基于贝叶斯推导获得ISAR图像的后验概率，并通过最小均方误差估计方法重构ISAR图像。针对后验求解过程中涉及矩阵求逆，计算复杂度较高的难题，通过ADMM方法将后验求解过程转化为三个子问题的迭代寻优，避免了矩阵求逆，有效提升了运算效率。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种基于SBL-ADMM的稀疏孔径ISAR成像方法，包括以下步骤(为方便简洁，统一规定：矩阵或向量用粗体字母表示，对任意向量a，a_i表示a的第i个元素，对任意矩阵A，A_i·、A_·j与A_i,j分别表示A的第i行、第j列与第(i,j)个元素)：

S1稀疏孔径雷达回波建模：

宽带雷达可实现目标距离向高分辨，雷达回波经过脉冲压缩后可获取目标HRRP，如下式所示：