[发明专利]基于结构稀疏和熵联合约束的SA-ISAR自聚焦法

说明书

本发明属于雷达信号处理领域，具体涉及一种基于结构稀疏和熵联合约束的SA‑ISAR自聚焦法，包括以下步骤：S1：对包络对齐后的雷达回波进行回波建模；S2：对ISAR图像施加分层的结构化稀疏先验；S3：通过松弛的变分贝叶斯方法对ISAR图像和高层变量进行更新；S4：通过基于不动点的最小熵法对相位误差进行更新；S5：判断是否达到终止条件，如果达到终止条件则停止迭代循环，否则返回到S3，直到达到终止条件后输出自聚焦之后的图像。本发明可以提升稀疏孔径下ISAR图像的自聚焦精度，使得所成ISAR图像更为清晰；本发明的计算复杂度较低、迭代收敛速度较快，对抗稀疏孔径的能力强。

技术领域

本发明属于雷达信号处理领域，具体涉及一种基于结构稀疏和熵联合约束的稀疏孔径逆合成孔径雷达(Sparse Aperture-Inverse Synthetic Aperture Radar，SA-ISAR)自聚焦法。

背景技术

成像技术可获取运动目标的高分辨率二维图像，从而捕获目标二维尺寸、结构特征，是空间目标识别的重要技术手段，已在空间目标检测、导弹防御、航空管制、雷达天文学等领域获得广泛应用。

在雷达成像领域，成像区间内脉冲完整的信号称为全孔径信号，而如果回波信号存在随机或者成段脉冲缺失，则称之为稀疏孔径(SA)信号，稀疏孔径下的ISAR成像简称为SA-ISAR。在ISAR系统中，许多因素均可造成回波信号孔径稀疏：其一，由目标距离较远、目标尺寸较小、以及复杂的空间电磁环境等导致的低信噪比将导致部分回波脉冲缺失；其二，目标的复杂运动会导致可用于成像的相干积累时间较短，造成孔径稀疏；其三，在激烈的空间攻防对抗条件下，越来越多样的干扰措施也将导致部分回波脉冲不可用；其四，随着雷达技术的不断提高，多功能雷达的广泛应用也会造成一定程度的孔径稀疏。为同时实现对目标的搜索、跟踪与成像，多功能雷达系统多采用“宽-窄”交替的工作模式，即交替发射窄带与宽带信号，通过窄带信号对目标进行跟踪，测量目标位置与速度，而通过宽带信号对目标进行成像，以获取目标尺寸结构信息。为降低硬件要求，这种工作模式下的雷达多间歇性发射宽带信号，从而导致回波的孔径稀疏。

对于全孔径信号，传统距离-多普勒成像算法(RD成像算法)可获得理想的ISAR图像，然而对于稀疏孔径信号，RD成像算法所获得的图像将受到严重的旁瓣、杂波干扰与主瓣展宽，导致分辨率降低，难以满足工程需求。另外，稀疏孔径还严重影响ISAR自聚焦性能，导致ISAR图像严重散焦。稀疏孔径条件下ISAR自聚焦技术，对改善稀疏孔径条件下ISAR成像质量具有重要的工程应用价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，在稀疏孔径条件下，ISAR自聚焦性能下降，导致ISAR图像质量降低，难以满足工程实际需求。

本发明的思路是针对稀疏孔径条件下ISAR图像质量下降、分辨率降低的问题，提出一种基于结构稀疏和熵联合约束的SA-ISAR自聚焦法。该方法首先对ISAR图像进行先验建模，提出一种结构化的分层稀疏先验模型。然后采用变分贝叶斯推断对隐变量的后验参数进行学习，并采用一定的松弛方法对算法进行优化加速；对于初相误差，采用最小熵准则下的不动点法在后验参数迭代过程中进行估计和补偿。

为了公式表达的方便，对全文所使用的符号作出以下统一说明：