[发明专利]基于稀疏探测频率信号的ISAR成像方法

摘要

本发明涉及一种基于稀疏探测频率信号的ISAR成像方法，通过发射稀疏探测频率信号，在接收到雷达回波之后，应用压缩感知理论对回波进行处理得到目标的图像。本发明基于压缩感知理论，仅仅需要距离频域方位慢时间域上的很少一部分测量数据，与传统方法相比需要的测量数据少，存储量小。本发明解决了传统ISAR成像方法的测量数据量大、内存消耗大、设计复杂、不易实现、成本高和开发周期长等缺点，可以大大降低数据率并简化雷达系统的设计，促使人们设计新的简化的雷达系统，减小成本，将设计的重点从昂贵的雷达系统硬件转移到高效的信号恢复算法。仿真和实测数据处理结果验证了本发明的有效性。

主权项

1.一种基于稀疏探测频率信号的ISAR成像方法，其特征是：首先发射一个单一的频率信号即稀疏探测频率信号，然后应用压缩感知方法对接收到的雷达回波进行处理，得到目标强散射中心的复幅度，目标场景是一个二维的栅格，用一个稀疏向量表示，通过目标强散射中心的复幅度对稀疏向量进行重建得到目标的图像，所述成像方法的具体实现过程如下：(1)选择感知矩阵Φ对于一个长度为N，包含有K个散射点，测量次数为M＝O(K log(N/K))的目标，感知矩阵Φ是一个M×N的矩阵，它从一个N×N的单位矩阵中随机的选取M个行向量组成，通过选择的感知矩阵来发射稀疏探测频率信号；(2)发射稀疏探测频率信号，得到测量向量r根据感知矩阵发射稀疏探测频率信号，感知矩阵Φ的行与发射的探测频率和方位角度一一对应，目标场景是一个二维的栅格，用一个N×1的稀疏向量s表示，对接收到的雷达回波信号进行M次测量，将每一次的测量结果组成一个M×1的列向量，得到测量向量r；(3)构建基矩阵Ψ假设目标具有恒定的旋转角速度，用算式1≤m，n≤N构建基矩阵，式中ω表示旋转速度，x和y表示目标点的坐标，c表示光速，m∈(1，M)是测量的计数，f_m和t_m分别表示第m次测量的频率大小和时间点，基矩阵Ψ＝[ψ₁|ψ₂|...|ψ_N]的构建通过对向量按列进行堆叠排列实现；(4)重建稀疏向量s根据约束对接收到的雷达回波信号的复幅度进行估计，即min(||s′||₁)，subject to||r-ΦΨs′||≤ε，得到信号复幅度的估计值，用信号复幅度的估计值重建稀疏向量s，式中s′表示信号复幅度的估计，ε表示噪声电平，测量向量r＝ΦΨs，当存在附加噪声时，要对测量向量进行修正，r＝ΦΨs+δ，其中δ是修正量；(5)将稀疏向量s重新整形为二维格式，得到目标图像。