專利名稱：基于稀疏表示與時(shí)頻變換的距離-瞬時(shí)多普勒成像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于雷達(dá)成像技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于機(jī)動(dòng)目標(biāo)ISAR成像的方法，具體涉及一種基于稀疏表示與時(shí)頻變換的距離-瞬時(shí)多普勒成像方法。
背景技術(shù)：
逆合成孔徑雷達(dá)(ISAR)對(duì)機(jī)動(dòng)飛行目標(biāo)成像時(shí)，在成像積累時(shí)間內(nèi)，成像投影平面和橫向尺度隨時(shí)間變化，許多參數(shù)很難準(zhǔn)確提取，人們無(wú)法獲得更多的先驗(yàn)知識(shí)，一般采用魯棒性強(qiáng)的距離-多普勒(RD)算法進(jìn)行成像，但傳統(tǒng)的RD成像算法基于目標(biāo)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)和方位均勻采樣的假設(shè)。若用其對(duì)機(jī)動(dòng)目標(biāo)成像，會(huì)導(dǎo)致成像結(jié)果模糊甚至有時(shí)不能成像。此前有關(guān)文獻(xiàn)提出了一種距離-瞬時(shí)多普勒成像算法(RID)，利用時(shí)頻變換代替傅里葉變換，取得了不錯(cuò)的成像效果，但時(shí)頻分析時(shí)分辨率受窗長(zhǎng)度限制，不能滿足高分辨成像的要求。另外，在實(shí)際工作中，由于雷達(dá)前端一般寬窄帶交替使用，在窄帶跟蹤時(shí)，寬帶成像模式停止，特別在多目標(biāo)搜索、監(jiān)視、跟蹤和成像的各模式交替使用過(guò)程中，有可能導(dǎo)致寬帶信號(hào)方位采樣不均勻，產(chǎn)生方位向數(shù)據(jù)隨機(jī)缺失現(xiàn)象。直接利用基于傅里葉變換(FFT)的譜估計(jì)成像方法對(duì)缺損數(shù)據(jù)進(jìn)行成像，其成像效果顯著下降，甚至有時(shí)無(wú)法辨識(shí)。RID成像算法雖然能夠較好的解決多普勒時(shí)變帶來(lái)的圖像模糊問(wèn)題，但同時(shí)此類算法分辨率仍受時(shí)頻窗長(zhǎng)度限制，無(wú)法滿足高分辨的要求。另外，當(dāng)數(shù)據(jù)存在缺損時(shí)，成像效果受其影響嚴(yán)重。為了解決RID算法的局限性，以及常規(guī)的基于稀疏表示的ISAR成像算法不能有效處理多普勒時(shí)變數(shù)據(jù)的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問(wèn)題為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種基于稀疏表示與時(shí)頻變換的距離-瞬時(shí)多普勒成像方法。技術(shù)方案—種基于稀疏表示與時(shí)頻變換的距離-瞬時(shí)多普勒成像方法，其特征在于步驟如下步驟I :對(duì)雷達(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行包絡(luò)對(duì)齊和初相校正，從而將目標(biāo)平動(dòng)部分進(jìn)行補(bǔ)償，將目標(biāo)模型變成轉(zhuǎn)臺(tái)模型來(lái)處理；步驟2 :對(duì)不同方位時(shí)刻下獲取的回波數(shù)據(jù)，沿雷達(dá)視線方向進(jìn)行FFT變換以實(shí)現(xiàn)距離壓縮，從而生成各個(gè)方位下的一維距離向；步驟3 :依據(jù)現(xiàn)有的各種時(shí)頻變換方法，構(gòu)建不同方位時(shí)刻P處的時(shí)頻基字典步驟4:利用構(gòu)建好的P時(shí)刻處的時(shí)頻基字典，分別對(duì)不同距離單元的方位向回波數(shù)據(jù)s (t)，通過(guò)優(yōu)化重構(gòu)方法解如下優(yōu)化問(wèn)題，分別得到不同距離單元下的多普勒估計(jì)值，從而生成時(shí)刻P處的距離-瞬時(shí)多普勒像；
權(quán)利要求
1.一種基于稀疏表示與時(shí)頻變換的距離-瞬時(shí)多普勒成像方法，其特征在于步驟如下步驟I:對(duì)雷達(dá)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行包絡(luò)對(duì)齊和初相校正，從而將目標(biāo)平動(dòng)部分進(jìn)行補(bǔ)償，將目標(biāo)模型變成轉(zhuǎn)臺(tái)模型來(lái)處理；步驟2 :對(duì)不同方位時(shí)刻下獲取的回波數(shù)據(jù)，沿雷達(dá)視線方向進(jìn)行FFT變換以實(shí)現(xiàn)距離壓縮，從而生成各個(gè)方位下的一維距離向；步驟3:依據(jù)現(xiàn)有的各種時(shí)頻變換方法，構(gòu)建不同方位時(shí)刻P處的時(shí)頻基字典Ψ^(/; = Ι,2,···Ρ-!./>)；步驟4 :利用構(gòu)建好的P時(shí)刻處的時(shí)頻基字典，分別對(duì)不同距離單元的方位向回波數(shù)據(jù)，通過(guò)優(yōu)化重構(gòu)方法解如下優(yōu)化問(wèn)題，分別得到不同距離單元下的多普勒估計(jì)值，從而生成時(shí)刻P處的距離-瞬時(shí)多普勒像；minj^ O1' ), s.t. s(t) -Ψ^ θρ； ￡ ^/ = 1,2,3···,Ρ-1,Ρ式中，θρ,為在某個(gè)時(shí)間幀P處的多普勒估計(jì)；步驟5 :重復(fù)步驟4，分別得到不同方位時(shí)刻處的距離-瞬時(shí)多普勒像。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述基于稀疏表示與時(shí)頻變換的距離-瞬時(shí)多普勒成像方法，其特征在于所述步驟4的優(yōu)化重構(gòu)方法為0MP、ROMP貪婪方法或基追蹤方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于稀疏表示與時(shí)頻變換的距離-瞬時(shí)多普勒成像方法，聯(lián)合稀疏表示和時(shí)頻變換，構(gòu)造時(shí)頻基字典，利用目標(biāo)場(chǎng)景的稀疏性和非線性優(yōu)化算法完成信號(hào)的稀疏表示和重構(gòu)，利用優(yōu)化算法重構(gòu)出目標(biāo)高分辨二維像；由于采用采用了非線性優(yōu)化的信號(hào)重構(gòu)方法，和以往的基于FFT的譜估計(jì)重構(gòu)方法有著本質(zhì)的區(qū)別，對(duì)于隨機(jī)缺損的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)可以有效成像。本發(fā)明突破傳統(tǒng)Nyquist采樣定律的限制，從而達(dá)到高分辨的目的。同時(shí)由于本方法采用了非線性優(yōu)化的信號(hào)重構(gòu)方法，和以往的基于FFT的譜估計(jì)重構(gòu)方法有著本質(zhì)的區(qū)別，對(duì)于隨機(jī)缺損的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)仍可以有效成像。
文檔編號(hào)G01S13/90GK102928838SQ20121037807
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月8日
發(fā)明者王保平, 郭俊杰, 謝紅梅, 孫超, 李文康, 方陽(yáng), 張薇 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)