基于置信框架的自适应ISAR成像方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN103293527103293527B(45)授权公告日2015.01.07(21)申请号201310180580.2(22)申请日2013.05.15(73)专利权人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市太白南路2号(72)发明人刘宏伟刘红超纠博杜兰王英华(74)专利代理机构陕西电子工业专利中心61205代理人王品华朱红星(51)Int.Cl.G01S13/89(2006.01)审查员李苏宁权权利要求书2页利要求书2页说明书5页说明书5页附图3页附图3页(54)发明名称基于置信框架的自适应ISAR成像方法(57)摘要本发明公开了一种基于置信框架的自适应ISAR成像方法，主要解决现有成像方法不能自适应得到目标距离-多普勒ISAR图像问题。其实现过程是：(1)对雷达回波进行运动补偿，得到ISAR回波矢量；(2)利用ISAR回波矢量为多分量单频信号特性，得到成像字典Φ；(3)根据ISAR回波矢量和成像字典Φ，利用梯度法求解ISAR的矢量信号w；(4)根据ISAR的矢量信号w，利用置信框架方法求解正则化参数λ和噪声功率β；(5)利用得到的正则化参数λ和噪声功率β，求解精确的ISAR信号矢量w'；(6)将N个距离单元精确的ISAR信号矢量进行ISAR成像，输出最终得到距离-多普勒ISAR图像。本发明与现有成像方法相比，能够自适应得到目标的距离-多普勒ISAR图像。CN103293527BCN1032957BCN103293527B权利要求书1/2页1.一种基于置信框架的自适应ISAR成像方法，包括以下步骤：(1)对ISAR雷达回波进行运动补偿，得到单个距离单元ISAR雷达的回波矢量:y＝Φw+ε,其中，Φ为ISAR成像字典，w为ISAR矢量信号，ε为噪声矢量；(2)利用ISAR雷达回波矢量y为多分量单频信号的特性，得到ISAR成像字典Φ：其中fi代表第i个频率点，ti代表第i个时刻点，i＝1,…,M，M为雷达回波脉冲数，exp(·)和j分别代表以自然对数e为底的指数函数和虚数单位；(3)根据成像字典Φ和雷达回波矢量信号y，利用梯度法求解ISAR矢量信号w；3a)设定ISAR的矢量信号初始值w1＝1，设定正则化参数λ＝1，噪声功率β＝1,迭代次数n＝1，收敛门限δ＝10-5；3b)利用的梯度fw及Hessian矩阵Hw，计算ISAR矢量信号：其中wn代表第n次ISAR矢量信号的值，(·)-1代表矩阵求逆操作，代表矩阵二范数操作；3c)计算ISAR矢量信号w的相对误差δ'＝|wn+1-wn|/|wn|，将相对误差δ'与收敛门限δ进行比较，若δ'＜δ时，得到ISAR矢量信号w＝wn+1，否则n＝n+1,w＝wn，返回步骤3b)；(4)根据得到的ISAR矢量信号w，通过置信框架求解正则化参数λ和噪声功率β：4a)初始化正则化参数λ1＝1，噪声功率β1＝1：4b)根据置信框架，计算正则化参数：n其中λ代表第n次正则化参数的值，M代表为雷达回波脉冲数，λi为矩阵的第i个特征值，diag{·}表示向量矩阵化，H(·)代表矩阵的共轭转置操作，wi为第i个散射点雷达回波的复幅度；4c)计算正则化参数λ的相对误差δ"＝|λn+1-λn|/|λn|，将相对误差δ"与收敛门限δ比较，若δ"＜δ时，得到正则化参数λ＝λn+1，否则n＝n+1,λ＝λn，执行步骤4b)；4d)根据得到的正则化参数λ，依照下式计算噪声功率β：2CN103293527B权利要求书2/2页(5)利用正则化参数λ和噪声功率β,返回步骤(3)进一步得到精确的ISAR矢量信号w'；(6)重复步骤(3-5),得到N个距离单元精确的ISAR矢量信号，将这N个距离单元精确的ISAR矢量信号排列成N×M矩阵，得到ISAR的距离-多普勒图像，其中，N为雷达距离单元数。3CN103293527B说明书1/5页基于置信框架的自适应ISAR成像方法技术领域[0001]本发明属于雷达技术领域，涉及ISAR成像方法，可用于目标探测与识别。背景技术[0002]逆合成孔径雷达(ISAR)成像具有全天时、全天候优点，是目标探测与识别的有效手段，因此ISAR成像成为雷达技术领域的研究热点。[0003]ISAR成像通过发射宽带信号得到距离高分辨率，通过对目标回波的相干积累得到高的方位分辨率，从而得到距离-多普勒图像。由于非合作目标相对于雷达视线转速未知，得到ISAR像方位维多普勒频率不代表目标的真实尺寸，从而给基于ISAR图像的目标识别带来一定的难度。由于实际系统可能回波脉冲数有限或部分脉冲受到较强的干扰，传统基于傅立叶变换的距离-多普勒算法将会失效。为此，国内外学者将超分辨参数化谱估计方法应用到ISAR成像中，如[la