[发明专利]多基地外辐射源雷达成像系统的自聚焦方法

摘要

本发明公开了一种多基地外辐射源雷达成像系统的自聚焦方法，主要解决传统的压缩感知算法不考虑相位误差直接恢复目标场景，造成图像散焦的问题。其实现过程为1)选取外辐射源信号，构建观测模型；2)将相位误差初始化为0，获取目标回波向量；3)对目标回波向量应用压缩感知算法估算目标反射系数向量，根据相邻两次迭代中估算的目标反射系数向量构建目标场景的重构误差；4)通过目标场景的重构误差的极小化条件，计算相位误差；5)计算相位误差是否满足迭代停止条件，如果满足，迭代停止，得到相位误差；否则，更新目标回波向量后，返回执行3)。本发明提高了成像的分辨率，可用于对多基地外辐射源雷达成像系统进行高分辨率成像。

主权项

一种多基地外辐射源雷达成像系统的自聚焦方法，包括：(1)选取频率为680MHz的外辐射源并使其位于x轴正半轴上，再以成像目标的中心为原点，在目标周围均匀分布12个接收站，构建出二维平面上的观测模型；(2)根据观测模型，获取无相位误差条件下的目标回波信号：设目标上共P个散射点，其任一散射点p的坐标为xp＝(xp,yp)T，设第a个接收机接收目标回波信号为：其中a＝1,...,A，A＝12，σ(xp)是散射点p的反射系数，s(t)是外辐射源的传输波形，外辐射源信号为单频信号，τa(xp)是从外辐射源到散射点p再返回给第a个接收机的传播延时；(3)对目标回波信号Ga(t)进行解调和基带处理，得到目标回波向量：G＝Bσ，其中B为字典矩阵，σ为没有被相位误差污染的理想目标反射系数向量；(4)对目标回波向量应用压缩感知算法，估算目标反射系数向量：σ^(φ)=argmin||σ||0s.t.G=Bσ,]]>其中为估算的包含相位误差的目标反射系数向量，||σ||0为σ的零范数，s.t.为约束条件符号；(5)构造相位误差分量表达式：5a)设观测模型相位误差为φ＝[φ1,1,φ1,2,...,φ1,L,...,φa,l,...,φA,L]T，将包含相位误差的目标回波向量表示为：其中，Γ＝diag(exp(jφ1,1),exp(jφ1,2),...,exp(jφ1,L),...,exp(jφa,l),...,exp(jφA,L))代表以相位误差为主对角线元素的方阵；5b)由估算的包含相位误差的目标反射系数向量和理想的目标反射系数向量σ，得到目标场景的重构误差：其中，为任意向量x的2范数；5c)根据目标场景的重构误差，求解相位误差分量：5c1)将目标场景的重构误差转化成如下方程：D(φ)＝||ΓBσ‑G||2＝∑a,l||exp(jφa,l)B(a*l,:)σ‑Ga(kl)||2，其中D(φ)为目标场景的重构误差的简化计算式；5c2)将D(φ)作为极小化必要条件，即根据求解相位误差分量：φa,l＝∠σHBH(a*l,:)Ga(kl)，a＝1,...,A，l＝1,...,L，：其中∠σHBH(a*l,:)Ga(kl)为第a个接收站第l次采样的相位误差分量，B(a*l,:)为字典矩阵B的第a*l行元素，Ga(kl)为第a个接收站的第l次采样的目标回波数据；(6)通过定点迭代算法求解相位误差：6a)初始化第一次迭代的观测模型相位误差φ为0；6b)由公式估算包含相位误差的目标反射系数向量，得到第i次迭代估算的包含相位误差的目标反射系数向量为6c)计算相位误差φi；6d)更新目标回波向量，即由得到第i次迭代后的目标回波向量；6e)对比第i次与第i+1次迭代的相位误差，若满足：则迭代停止，否则转入6b)继续执行第i+1次迭代，直到满足精度阈值μ＝0.01。