基于壓縮感知的雙站ISAR成像研究.pdf

1、雙站逆合成孔徑雷達(dá)(雙站ISAR)相較于單站逆合成孔徑雷達(dá)其作用距離更遠(yuǎn),而且由于雙站ISAR的收發(fā)雷達(dá)分置,它的抗干擾能力、抗截獲能力等安全性能也更為出色,因此雙站ISAR具有較高的民用及軍用價(jià)值。但是正是由于收發(fā)雷達(dá)分置以及雙站夾角,雙站ISAR成像的分辨率低于相應(yīng)的單站ISAR,且雙站ISAR目標(biāo)通常為非合作目標(biāo),其運(yùn)動(dòng)規(guī)律性未知,導(dǎo)致接收端雷達(dá)可能收到缺失不完整的回波信號(hào),如果對(duì)此回波采用傳統(tǒng)的奈奎斯特采樣方法,無法得到無失真的

2、目標(biāo)圖像,傳統(tǒng)的解決方法是增大發(fā)射雷達(dá)信號(hào)的帶寬來提高距離分辨率,而在信號(hào)缺失部分利用線性插值或者全極點(diǎn)模型匹配法,但是這兩種方法無法在雙站夾角過大或者信號(hào)稀疏度過高時(shí)使成像結(jié)果達(dá)到理想分辨率。壓縮感知(Compressive Sensing, CS)理論指出,在對(duì)稀疏信號(hào)進(jìn)行采樣時(shí),可以對(duì)該信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)低于奈奎斯特采樣率的壓縮采樣得到少量測(cè)量值,再采取合適的優(yōu)化算法來重構(gòu)原始信號(hào)。本文將壓縮感知技術(shù)應(yīng)用于雙站ISAR成像中,針對(duì)實(shí)際情況

3、中大雙站夾角與稀疏孔徑帶來的成像低分辯問題,圍繞相關(guān)重構(gòu)理論,從以下幾個(gè)方面展開了研究:
　　(1)由傳統(tǒng)信號(hào)采樣理論的缺點(diǎn)引出壓縮感知理論,著重闡述壓縮感知技術(shù)中的三個(gè)最關(guān)鍵步驟:信號(hào)的稀疏表示、觀測(cè)矩陣的構(gòu)造以及信號(hào)的重構(gòu)算法。為后文基于壓縮感知的雙站ISAR成像算法奠定理論基礎(chǔ)。
　　(2)介紹傳統(tǒng)的雙站ISAR成像算法之一RD算法,分析該算法的分辨率。著重分析雙站夾角大小對(duì)分辨率的影響、稀疏孔徑對(duì)分辨率的影響,從而引

4、出后文將壓縮感知理論應(yīng)用于大雙站夾角ISAR成像中。
　　(3)把壓縮感知理論應(yīng)用到雙站ISAR成像算法中。先分析轉(zhuǎn)臺(tái)成像模型并用步進(jìn)頻率信號(hào)作為發(fā)射信號(hào)得到目標(biāo)回波,再根據(jù)回波構(gòu)造稀疏基以得到回波的稀疏表示,然后構(gòu)造適當(dāng)?shù)挠^測(cè)矩陣,把信號(hào)投影到更低維的空間上得到觀測(cè)樣本,最后將問題轉(zhuǎn)化成從觀測(cè)樣本中重構(gòu)原始信號(hào)。在重構(gòu)信號(hào)的問題上,利用貪婪算法和基于范數(shù)最小化的凸優(yōu)化算法來解決。在理論研究后,通過仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)各算法成像的有效性進(jìn)行