多频带多视角ISAR融合成像方法技术

本发明专利技术公开了一种多频带多视角ISAR融合成像方法，涉及图像处理方法技术领域。所述方法首先，建立多频带多视角ISAR融合成像的矢量化稀疏表示模型，为了减少求解时的运算复杂度，提高成像效率，在Bregman迭代算法的基础上，结合加权残差回代和基矩阵条件数优化进一步提高算法的迭代收敛速度。仿真实验验证了算法在实现一维稀疏信号重构以及多频带多视角ISAR融合成像时有效性和优越性。

【技术实现步骤摘要】
多频带多视角ISAR融合成像方法
本专利技术涉及图像处理方法
，尤其涉及一种多频带多视角ISAR融合成像方法。
技术介绍
逆合成孔径雷达(InverseSyntheticApertureRadar，ISAR)可在远距离、全天候条件下对目标进行高分辨成像，在军事和民用领域都得到了广泛的应用。对于单ISAR成像系统而言，通常通过提高发射信号带宽和增大观测相干积累时间来分别提高成像的距离分辨率和方位分辨率，但同时会带来雷达系统硬件复杂度高、制造成本大、运动补偿困难等问题，导致直接提升的单雷达系统成像分辨率有限。多频带多视角ISAR融合成像技术利用工作在不同频带从不同角度对目标观测得到的多部雷达回波，在信号级进行融合，得到一个更大带宽和更大视角的信号回波，打破了传统单雷达成像分辨率受发射信号带宽和观测累积转角的约束，可同时提高雷达成像二维分辨率。谱估计类方法是一类传统的多雷达融合成像方法。此类方法包括状态空间法、Root-MUSIC算法以及基于旋转不变估计信号参数方法(EstimationofSignalParameterviaRotat本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多频带多视角ISAR融合成像方法，其特征在于包括如下步骤：/n1)对各雷达回波信号进行预处理以及互相干处理，得到相干的距离频域-方位慢时间域回波信号；/n2)构造字典矩阵，将回波信号离散化表示；/n3)分别将回波数据矢量化拼接，得到待融合的观测信号

【技术特征摘要】
1.一种多频带多视角ISAR融合成像方法，其特征在于包括如下步骤：
1)对各雷达回波信号进行预处理以及互相干处理，得到相干的距离频域-方位慢时间域回波信号；
2)构造字典矩阵，将回波信号离散化表示；
3)分别将回波数据矢量化拼接，得到待融合的观测信号以及对应的基矩阵
4)利用FLBI算法进行迭代求解，得到目标图像矢量估计值
5)将一维目标图像矢量估计值转换为二维矩阵即为多视角多频带雷达信号融合得到的目标图像。


2.如权利要求1所述的多频带多视角ISAR融合成像方法，其特征在于，将所述回波信号离散化表示的方法如下：
设ISAR发射线性调频信号，在远场条件下，经解线频调处理后，雷达回波可表示为：



其中，fm为距离频率，tn＝nTr为慢时间函数，n＝0,1,…N-1，N为回波脉冲数，Tr为脉冲重复时间，P为目标散射点个数，ap为散射点p的散射系数，c为电磁传播速率，ΔRp(tn)＝ypcos(Δθ(tn))+xpsin(Δθ(tn))为散射点p到参考点的距离，(xp,yp)为散射点p的坐标，Δθ(tn)为观测累积转角；
由于成像观测时间短，累积转角Δθ(tn)较小，有cos(Δθ(tn))≈1，sin(Δθ(tn))≈Δθn。经运动补偿后，目标运动模型可近似为转台模型，假设匀速转动的角速度为ω，则有Δθ(tn)＝ωtn，则式(1)可近似为：



对频率进行离散化采样，令fm＝f0+mΔf，m＝0,1,…M-1，其中，M为频率采样点数，Δf为频率采样间隔；在有限带宽和小角度的情况下，忽略散射点越分辨单元徙动MTRC的影响，雷达回波距离频域可离散表示为：



其中，a′p＝apexp(-j4πf0yp/c)；令ISAR成像目标的尺寸较小，有ωm,ωn∈(0,1]，将其离散化，令ωm＝k/K(k＝0,1,…,K-1)，ωn＝l/L(l＝0,1,…,L-1)，且有K≥M，L≥N；此时，式(3)可表示为：



其中，akl表示每个像素网格的散射系数幅度；式(4)等价于将目标成像场景离散化，距离向和方位向分别划分为K个和L个网格，一共有K×L个成像像素网格；当某一网格交点的坐标(l,k)上存在等效散射点时，此网格点的幅度akl≠0，反之，当此位置上不存在等效散射点时，则akl＝0；由于目标ISAR图像由有限个散射点组成，仅占成像场景中很小的一部分，即akl中仅有少数幅度为非零，大多数幅度为零，故ISAR图像满足很强的稀疏性；
构造距离向傅里叶变换矩阵FR＝[FR(0)FR(1)…FR(m)…FR(M-1)]T，其中FR(m)＝[exp(-j2πm·0/K)exp(-j2πm·1/K)…exp(-j2πm·(K-1)/K)]，构造方位向傅里叶变换矩阵FA＝[FA(0)FA(1)…FA(n)…FA(N-1)]，其中FA(n)＝[exp(-j2πn·0/L)exp(-j2πn·1/L)…exp(-j2πn·(L-1)/L)]T，则ISAR回波可矩阵表示为
S＝FRΑFA(5)
其中，S为大小为M×N的雷达回波数据，FR为大小为M×K的距离向稀疏基矩阵，FA为大小为L×N的方位向稀疏基矩阵，Α为大小为K×L的散射系数矩阵，该矩阵可代表目标二维ISAR图像，其中第k行l列元素为akl。


3.如权利要求2所述的多频带多视角ISAR融合成像方法，其特征在于，得到待融合的观测信号以及对应的基矩阵的方法如下：
两部雷达相近放置，分别工作在不同频带并以不同视角同时对目标进行观测；雷达1发射信号频带为共有M1个频率采样点，对应观测角度为共有N1个角度；雷达2发射信号频带为共有M2个频率采样点，观测角度为共有N2个角度；假设Δf和Δθ分别表示频率采样间隔和角度采样间隔，M和N分别表示全频带全角度的频率采样个数和角度采样个数，则全频带的频率采样数据可表示为fm＝f0+mΔf(m＝0,1,…,M-1)，全角度的角度采样数据可表示为θn＝θ0+nΔθ(n＝0,1,…,N-1)；
将回波二维矩阵按照频率-角度排为一维向量，即将回波S按列矢量化堆叠，可将式(5)的二维信号模型转化为一维矢量形式



其中，s＝vect(S)，a＝vect(A)，vect(·...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘利民，郭宝锋，朱晓秀，胡文华，史林，马俊涛，薛东方，曾慧燕，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军工程大学，
类型：发明
国别省市：河北;13