一种基于压缩感知的全息雷达成像方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108415014A(43)申请公布日2018.08.17(21)申请号201810085956.4(22)申请日2018.01.29(71)申请人上海微波技术研究所（中国电子科技集团公司第五十研究所）地址200063上海市普陀区武宁路423号(72)发明人刘峰张文济张一鹏徐凌云季佳燕汪海勇(74)专利代理机构上海汉声知识产权代理有限公司31236代理人庄文莉(51)Int.Cl.G01S13/89(2006.01)G01S7/41(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图2页(54)发明名称一种基于压缩感知的全息雷达成像方法及系统(57)摘要本发明提供了一种基于压缩感知的全息雷达成像方法及系统，包括：对天线阵列每个天线接收的回波信号正交压缩采样，获得正交压缩采样序列，并对天线阵列稀疏化处理；由天线阵列每个稀疏化的天线的正交压缩采样序列，建立正交压缩感知模型并采用同步正交匹配追踪算法求解，恢复出I、Q正交信号；在恢复出的I、Q正交信号的基础上，建立稀疏天线的回波压缩感知模型并求解，恢复出每个天线的回波信号；由恢复出的回波信号对目标图像进行反演，建立目标成像图。本发明对回波数据和阵列天线均进行了稀疏化，明显降低了采集和存储的数据量；保留了信号的相位项信息，不仅适用于频率步进信号体制，同样适用于多频带信号体制；收敛速度快，运行效率高。CN108415014ACN108415014A权利要求书1/2页1.一种基于压缩感知的全息雷达成像方法，其特征在于，包括：步骤1：对天线阵列每个天线接收的回波信号正交压缩采样，获得正交压缩采样序列，并对天线阵列稀疏化处理；步骤2：由天线阵列每个稀疏化的天线的正交压缩采样序列，建立正交压缩感知模型并采用同步正交匹配追踪算法求解，恢复出I、Q正交信号；步骤3：在恢复出的I、Q正交信号的基础上，建立稀疏天线的回波压缩感知模型并求解，恢复出每个天线的回波信号；步骤4：由恢复出的回波信号对目标图像进行反演，建立目标成像图。2.根据权利要求1所述的基于压缩感知的全息雷达成像方法，其特征在于，在所述步骤3中采用正交匹配追踪算法求解稀疏天线的回波压缩感知模型。3.根据权利要求1所述的基于压缩感知的全息雷达成像方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：步骤201：对回波信号进行正交压缩采样，中频信号r(t)首先与混频调制序列pi(t)进行混频，然后通过带通滤波器后进行低速采样，最后经过正交带通采样得到正交压缩I、Q分量；步骤202：求解重构的中频信号r(t)的联合支撑集，将IMV模型转化为MMV模型，首先构造测量向量Q，然后进行分解，求得新的矩阵V，然后再求解方程V＝CU，通过对V的迭代求解支撑集S；步骤203：从矩阵V中重建出支撑集S后，采用同步正交匹配追踪算法，恢复出I、Q正交信号。4.根据权利要求1所述的基于压缩感知的全息雷达成像方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：步骤301：对于步进频率信号体制，构建稀疏基空间；步骤302：构建回波测量矩阵；步骤303：由观测值经正交匹配追踪算法进行恢复出回波信号。5.一种基于压缩感知的全息雷达成像系统，其特征在于，包括：稀疏化模块：对天线阵列每个天线接收的回波信号正交压缩采样，获得正交压缩采样序列，并对天线阵列稀疏化处理；正交压缩感知模型处理模块：由天线阵列每个稀疏化的天线的正交压缩采样序列，建立正交压缩感知模型并采用同步正交匹配追踪算法求解，恢复出I、Q正交信号；回波压缩感知模型处理模块：在恢复出的I、Q正交信号的基础上，建立稀疏天线的回波压缩感知模型并求解，恢复出每个天线的回波信号；反演成像模块：由恢复出的回波信号对目标图像进行反演，建立目标成像图。6.根据权利要求5所述的基于压缩感知的全息雷达成像系统，其特征在于，在所述回波压缩感知模型处理模块中采用正交匹配追踪算法求解稀疏天线的回波压缩感知模型。7.根据权利要求5所述的基于压缩感知的全息雷达成像系统，其特征在于，所述正交压缩感知模型处理模块具体包括：对回波信号进行正交压缩采样，中频信号r(t)首先与混频调制序列pi(t)进行混频，然后通过带通滤波器后进行低速采样，最后经过正交带通采样得到正交压缩I、Q分量；2CN108415014A权利要求书2/2页求解重构的中频信号r(t)的联合支撑集，将IMV模型转化为MMV模型，首先构造测量向量Q，然后进行分解，求得新的矩阵V，然后再求解方程V＝CU，通过对V的迭代求解支撑集S；从矩阵V中重建出支撑集S后，采用同步正交匹配追踪算法，恢复出I、Q正交信号。8.根据权利要求5所述的基于压缩感知的全息雷达成像系统，其特征在于，所述回波压缩感知模型处理模块具体包括：对于步进频率信号体制，构建稀疏基空间；构建