[发明专利]一种多基地机载无源合成孔径雷达目标成像方法

说明书

本发明提供了一种多基地机载无源合成孔径雷达目标成像方法，包括以下步骤：步骤1：获取多基地机载无源合成孔径雷达接收的直达波参考信号；步骤2：获取多基地机载无源合成孔径雷达接收的目标回波信号；步骤3：将直达波参考信号和目标回波信号去载频、互相关后进行向量化处理，根据向量化的雷达回波和字典矩阵建立多基地机载无源合成孔径雷达的信号模型；步骤4：基于信号模型利用双层次块稀疏匹配追踪算法对探测区域实现成像重建。该多基地机载无源合成孔径雷达目标成像方法利用图像具有双层次结构稀疏特征，采用双层次块稀疏匹配追踪算法求解探测场景的反射系数，计算复杂度低、成像速度快、成像质量高。

技术领域

本发明涉及雷达成像技术领域，尤其涉及一种多基地机载无源合成孔径雷达目标成像方法。该方法利用雷达图像中的目标的成簇块稀疏特性和多基地下图像的联合稀疏性，通过双层次块稀疏匹配追踪算法可对目标进行准确成像。

背景技术

无源雷达利用外辐射源信号经目标散射后的回波来提取目标信息，其不需要频谱分配，对环境不会造成电磁污染，具有抗摧毁能力强、隐蔽性好和机动性强等诸多优势。机载无源合成孔径雷达是将无源接收系统安装到移动平台(飞机)上，由于接收平台升高，雷达作用距离不受地球曲率和地形遮挡的影响，可以弥补地基雷达存在的低空盲区，另由于平台可移动，系统的机动性将会大大提高。多基地机载无源合成孔径雷达是由分置于不同基地的多部发射站为发射源，和安装在移动平台上的无源接收系统组成的雷达系统。多基地机载无源合成孔径雷达利用多个发射站的信号实现对探测区域成像重建。

在某些实际信号处理实例中，输入信号之间存在一定的结构稀疏信息。结构稀疏是指信号表示过程中由信号之间的相关性带来的结构稀疏特征。利用信号的结构稀疏特征，可以获得更高质量的雷达图像。在多基地机载无源合成孔径雷达成像中，雷达图像具有双层次结构稀疏特征，具体体现在：(1)对于单个发射站来讲，由于目标的成簇特性每个发射站对应的雷达图像具有块稀疏特征。(2)对于多个发射站来讲，由于方位角度的不同，每个发射站对应的目标非零反射系数位置相同但数值不同，所有发射站对应的雷达图像具有联合稀疏性。

利用雷达图像中双层次结构稀疏特征能够更好地提高多基地机载无源合成孔径雷达成像质量，使得目标更加清晰，更好的抑制杂散点。现有针对稀疏特征的多基地机载无源合成孔径雷达成像方法为稀疏贝叶斯成像算法，稀疏贝叶斯成像算法计算量较大，且存在大量的未知参数需要手动调节，不利于进行快速雷达成像。

因此，基于多基地机载无源合成孔径雷达的双层次结构稀疏特征提出一种计算量较小且能够保证图像质量的成像方法成为亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种多基地机载无源合成孔径雷达目标成像方法，以利用双层次块稀疏匹配追踪算法实现对多基地机载无源合成孔径雷达对探测场景内成簇性目标进行准确成像。

为实现上述目的，本发明提供了一种多基地机载无源合成孔径雷达目标成像方法，包括以下步骤：

步骤1：获取多基地机载无源合成孔径雷达接收的直达波参考信号，其中，多基地机载无源合成孔径雷达成像中探测场景分为P_x×P_y个像素点，P_x和P_y均为正整数，Q为发射站总数量，在飞行过程中，机载无源合成孔径雷达的N个接收位置分别是{P₁,…,P_N}，对于第q(q＝1,…,Q)个发射站来讲，多基地机载无源合成孔径雷达在第n(n＝1,…,N)个接收位置P_n接收的直达波参考信号可以表示为

其中，u^(q)(t)为第q个发射站发射信号的复包络，为第q个发射站的直达波时延，表示第q个发射站位置a^(q)到第n个接收位置P_n的距离，c为光速，f^(q)为第q个发射站发射信号的载频；