[发明专利]基于低秩与稀疏联合约束的带微动部件目标SA-ISAR成像方法

说明书

本发明属于雷达成像领域，涉及一种基于低秩与稀疏联合约束的带微动部件目标的SA‑ISAR成像方法，包括以下步骤：S1对带微动部件目标平动补偿后的目标一维距离像序列进行建模；S2对带微动部件目标稀疏孔径ISAR成像问题进行建模；S3采用线性ADMM对带微动部件目标稀疏孔径ISAR成像问题进行求解。有益效果：可实现带微动部件目标稀疏孔径ISAR成像，在稀疏孔径条件下，可有效分离目标主体部分与微动部件的一维距离像序列，消除目标微动部件引起的m‑D效应，并消除稀疏孔径导致的旁瓣与栅瓣干扰，进而获取聚焦效果良好的目标主体部分ISAR图像，对于数据受限条件下的带微动部件目标雷达成像、微动参数估计、特征提取与目标识别有重要的工程应用价值。

技术领域

本发明属于雷达成像领域，具体涉及一种基于低秩与稀疏联合约束的带微动部件目标稀疏孔径逆合成孔径雷达(Sparse aperture inverse synthetic aperture radar，SA-ISAR)成像方法。

背景技术

逆合成孔径雷达(ISAR)成像技术可以获取运动目标高分辨雷达图像，与光学成像手段相比，具有全天时全天候的优势，已广泛应用于太空目标监视、导弹防御、岸基警戒、雷达天文学等军事与民用领域。

带微动部件的目标，是指除了目标主体所做刚体运动以外，包含其他微小运动的部件，如直升机旋翼转动、飞机螺旋桨转动、舰船天线转动、车轮转动等。对这类目标进行ISAR成像时，其微动部件将产生微多普勒(micro-Doppler，m-D)效应，导致ISAR图像散焦。此时，一般首先对雷达回波进行信号分离，从中分离出目标主体与微动部件雷达回波，然后对目标主体雷达回波进行ISAR成像处理，以消除m-D效应影响，实现目标主体部分的高分辨ISAR成像。

一般称不完整的雷达回波为稀疏孔径回波，环境与雷达接收机噪声、多功能雷达的“宽-窄”交替模式、压缩感知雷达的随机采样方式、多通道雷达的目标切换模式等都将导致稀疏孔径回波。在稀疏孔径条件下，传统主体与微动部件信号分离方法失效，无法有效抑制m-D效应，导致带微动部件目标ISAR图像散焦。此外，稀疏孔径雷达回波的非均匀采样还引入大量旁瓣、栅瓣干扰，进一步导致ISAR图像散焦。改善稀疏孔径条件下带微动部件目标的ISAR成像效果，具有重要工程应用价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是在稀疏孔径条件下，带微动部件目标ISAR成像受到m-D效应与旁瓣、栅瓣干扰，导致ISAR图像散焦，难以满足工程应用需求。

本发明的思路是针对稀疏孔径条件下带微动部件目标ISAR图像散焦的问题，提出一种基于低秩与稀疏联合约束的带微动部件目标SA-ISAR成像方法。该方法将带微动部件目标SA-ISAR成像建模成为一个基于三重约束下的欠定问题，其中，三重约束具体包括：目标主体部分一维距离像序列的低秩特性、目标微动部件一维距离像序列的稀疏特性以及目标主体ISAR图像的稀疏特性。进一步采用线性交替方向乘子法(ADMM)求解该三重约束欠定问题，以提升运算效率。该方法通过循环迭代，最终可以获取目标主体、微动部件的一维距离像序列，以及目标主体的ISAR图像。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种基于低秩与稀疏联合约束的带微动部件目标SA-ISAR成像方法，包括以下步骤：

S1对带微动部件目标平动补偿后的目标一维距离像序列进行建模：

平动补偿是ISAR成像的首要环节，经过几十年发展，其技术路线已相对成熟，因此，本发明假设平动补偿已经完成，直接对平动补偿后的一维距离像序列进行处理(保铮,邢孟道,王彤.雷达成像技术[M].北京:电子工业出版社,2005)。对于带微动部件的目标，其平动补偿后的目标一维距离像序列可建模为：