[发明专利]一种基于对抗样本的1比特雷达成像方法

说明书

本申请提供了一种基于对抗样本的1比特雷达成像方法，所述方法包括：发射步进频信号，采集多个天线位置中每个天线位置处的不同频点的回波信号；对所采集到的回波信号进行处理，得到所述回波信号的稀疏表征；根据所述回波信号的稀疏表征和预设的阈值参数，建立参数化成像模型，所述参数化成像模型用于输出所述回波信号的成像结果；利用对抗样本对所述参数化成像模型所输出的成像结果和所述阈值参数进行迭代更新；其中，引入的对抗样本为基于上一次更新得到的成像结果所确定的；在迭代更新过程满足预设条件时，停止迭代更新过程，获得成像结果。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种基于对抗样本的1比特雷达成像方法。

背景技术

1比特雷达成像技术获得了雷达成像领域的广泛关注，相比于传统的基于精确数据的雷达成像技术而言，1比特雷达成像技术利用1比特量化的数据可以大大减少雷达系统数据存储和传输的数据量、节约存储空间和传输带宽、提高数据传输效率。另一方面，相比于高精度的采样量化器，1比特量化器(ADC)具有类似于比较器的更加简单的硬件形式，具有低能耗、低成本等优势。但1比特量化的一个致命的缺点是其丢失了信号的幅度信息，势必会影响1比特雷达的成像性能。由1比特采样造成的回波数据的幅度和相位的高度不平衡，会使利用传统的基于匹配滤波技术的雷达成像方法得到的1比特雷达成像质量大大降低。具体而言，利用传统的基于匹配滤波的雷达成像方法，在高信噪比时成像结果会受到鬼影的干扰，在低信噪比时会呈现出很强的背景杂波干扰，因此研究提高1比特雷达成像质量的方法对于1比特雷达成像技术的广泛应用有着十分重要的意义。

随着压缩感知和稀疏恢复理论的发展，稀疏恢复方法为雷达成像领域打开了新的大门。得益于稀疏恢复方法在提高成像分辨率、降低成像所需数据量等方面的优势，基于稀疏恢复的雷达成像技术蓬勃发展起来。在此基础上，研究学者也针对1比特稀疏恢复方法在1比特雷达成像领域的应用展开了研究，一些经典的1比特数据的稀疏恢复算法应用于1比特雷达成像已经取得了良好的成像质量，例如1比特硬门限循环算法(BIHT)、符号匹配跟踪算法(MSP)、最大后验算法(MAP)和挖掘雷达成像的块稀疏特性的E-BIHT算法等。相比于经典的基于匹配滤波技术的成像算法，基于稀疏恢复的1比特成像方法能够有效抑制成像结果的鬼影和强背景杂波，但其成像结果仍然会受到一些零散杂点的干扰。此外，上述算法都是基于固定门限的采样量化器设计的，由于回波数据幅度信息的丢失，上述方法改善成像性能的能力十分受限。

为弥补固定门限1比特量化器所带来的幅度信息的丢失，一些基于变ADC采样门限的方法被提出来，并在1比特数据信号恢复和1比特雷达成像等领域展开了应用研究。例如基于自适应门限的1比特稀疏恢复算法、基于随机时变门限的1比特稀疏合成孔径雷达成像方法(BCST-SAR)等。相比于经典的基于固定门限ADC的稀疏恢复方法，基于变门限ADC的方法从改变采样门限的角度补偿1比特量化带来的性能损失，虽然通过改变ADC的门限可以一定程度上保留一些幅值信息，进而大幅提高1比特稀疏恢复质量，但是变ADC采样门限的方法但存在计算复杂度高、硬件实现难度大的问题。

因此如何在固定门限ADC的条件下，在成像过程中来进一步补偿1比特量化带来的幅度信息的丢失，进而补偿量化误差的影响来提高1比特雷达成像质量，仍然是一个待解决的问题。

发明内容

本发明为了克服已有技术的不足之处，提出了一种基于对抗样本的1比特雷达成像方法，记为AS-BIHT方法。

本发明实施例公开了一种基于对抗样本的1比特雷达成像方法，应用于稀疏场景，所述方法包括：

发射步进频信号，采集多个天线位置中每个天线位置处的不同频点的回波信号；

对所采集到的回波信号进行处理，得到所述回波信号的稀疏表征；

根据所述回波信号的稀疏表征和预设的阈值参数，建立参数化成像模型，所述参数化成像模型用于输出所述回波信号的成像结果；