針對(duì)逆合成孔徑雷達(dá)（ISAR）中含旋轉(zhuǎn)部件目標(biāo)成像問題,提出了一種基于多重測(cè)量矢量和壓縮感知（CS）的含旋轉(zhuǎn)部件目標(biāo)ISAR成像方法。通過分析目標(biāo)主體信號(hào)和旋轉(zhuǎn)部件信號(hào)的多普勒差異,建立目標(biāo)主體信號(hào)在方位向的多重測(cè)量矢量（MMV）模型。由于主體信號(hào)在方位向具有固定支撐集,而旋轉(zhuǎn)部件信號(hào)在此支撐集上不具有稀疏性,因此,利用MMV模型進(jìn)行信號(hào)重建后即可獲得目標(biāo)的主體ISAR像。在此基礎(chǔ)上,再利用逆Radon變換得到旋轉(zhuǎn)部件的ISAR像。仿真結(jié)果驗(yàn)證了該方法的有效性。 

【文章來源】：空軍工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020年04期 北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

含旋轉(zhuǎn)部件目標(biāo)轉(zhuǎn)臺(tái)模型

在ISAR成像中，單個(gè)脈沖信號(hào)進(jìn)行距離壓縮后可以得到目標(biāo)強(qiáng)散射點(diǎn)在距離向上的信息，對(duì)于多個(gè)脈沖信號(hào)形成的回波矩陣來說，距離壓縮以后就可以得到目標(biāo)的距離-慢時(shí)間譜圖，在目標(biāo)不越距離單元徙動(dòng)時(shí)，則對(duì)于目標(biāo)主體散射點(diǎn)來說，目標(biāo)主體散射中心回波距離壓縮后的能量聚集于固定的某個(gè)距離單元內(nèi)，多個(gè)脈沖中包含的距離向信息相同，其距離-慢時(shí)間譜圖由直線譜構(gòu)成。因此可以將MMV模型應(yīng)用到ISAR成像中，如圖2所示。在CS理論中，Acs需滿足RIP性質(zhì)，文獻(xiàn)[15]已證明當(dāng)觀測(cè)矩陣Φ和基矩陣Ψ不相干時(shí)，Acs高概率滿足RIP性質(zhì)。本文選擇廣義單位陣Φ=[φk,m]作為觀測(cè)矩陣，其中（k=1,2，…，K;m=1,2，…，M）。滿足與傅里葉基F不相干。在Φ中的任意行向量Φk中，隨機(jī)選取一個(gè)元素為1，其他元素均為0。對(duì)距離壓縮后的回波信號(hào)Sr進(jìn)行觀測(cè)得到：

首先進(jìn)行點(diǎn)目標(biāo)仿真實(shí)驗(yàn)。仿真參數(shù)設(shè)置如下：雷達(dá)載頻fc為10GHz，帶寬B為600MHz，發(fā)射線性調(diào)頻信號(hào)，脈沖寬度Tp為10-6s,PRF為256Hz，目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度為300m/s。假設(shè)目標(biāo)由5個(gè)非旋轉(zhuǎn)散射點(diǎn)和2個(gè)旋轉(zhuǎn)散射點(diǎn)組成，如圖3(a）所示。其中2個(gè)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)（圖中用“*”標(biāo)出）的初始坐標(biāo)分別為（3m,0m）和（0m,3m），旋轉(zhuǎn)中心為成像中心，旋轉(zhuǎn)半徑為3m，旋轉(zhuǎn)頻率為12Hz。在回波信號(hào)中加入了高斯白噪聲，信噪比SNR為-13dB。圖3(b）是點(diǎn)目標(biāo)的距離-慢時(shí)間像，從圖中可以看出目標(biāo)的距離-慢時(shí)間像由非旋轉(zhuǎn)散射點(diǎn)的直線譜和旋轉(zhuǎn)散射點(diǎn)的正弦曲線譜構(gòu)成。對(duì)回波信號(hào)利用傳統(tǒng)的距離多普勒（RD）算法直接成像，得到的結(jié)果如圖3(c）所示：由于旋轉(zhuǎn)散射點(diǎn)的存在，ISAR圖像中附加了沿多普勒方向的調(diào)制干擾帶，成像結(jié)果受到了污染。圖3(d）是利用文獻(xiàn)[6]所提圖像域處理方法成像結(jié)果，由于旋轉(zhuǎn)散射點(diǎn)旋轉(zhuǎn)頻率較高，由圖3(b）可以看出旋轉(zhuǎn)散射點(diǎn)的正弦曲線譜較為密集，而利用文獻(xiàn)[6]所提方法不僅僅會(huì)去掉距離慢時(shí)間譜圖中的正弦曲線譜，也會(huì)使旋轉(zhuǎn)散射點(diǎn)譜圖和主體散射點(diǎn)譜圖相交處均置0，從而導(dǎo)致主體信號(hào)嚴(yán)重缺損，從圖中可以看出，處于旋轉(zhuǎn)散射點(diǎn)覆蓋距離單元內(nèi)的3個(gè)主體散射點(diǎn)成像效果較差。圖3(e）是利用本文所提方法成像結(jié)果，可以看出得到的目標(biāo)主體像已基本消除了旋轉(zhuǎn)散射點(diǎn)的影響，對(duì)比圖像域處理方法也不會(huì)丟失主體散射點(diǎn)的信息，ISAR圖像的質(zhì)量得到了提高。圖3(f）為利用逆Radon變換對(duì)旋轉(zhuǎn)散射點(diǎn)回波進(jìn)行成像結(jié)果。為進(jìn)一步比較RD成像圖與本文所提方法成像圖的成像質(zhì)量，分別計(jì)算點(diǎn)目標(biāo)原圖（不包含2個(gè)旋轉(zhuǎn)散射點(diǎn)）、文獻(xiàn)[6]所提方法成像圖、RD成像圖、和本文所提方法成像圖的圖像熵，如表2所示，可以看出RD成像圖的圖像熵值和文獻(xiàn)[6]所提方法成像圖的圖像熵值相比原圖熵值較大，本文所提方法成像圖的圖像熵值較低，聚焦效果較好，同時(shí)相比其他兩種成像方法成像圖更接近原圖圖像熵值，成像質(zhì)量較高。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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