基于信号稀疏表示的双基地曲线SAR目标三维成像技术研究

通过单次观测实现对地面、海面目标的三维成像在军事目标识别等领域有重要的意义，也是现代雷达成像技术的发展方向之一。当前提出的具有三维成像潜力的单航过SAR系统，如单基地曲线SAR和空变双基地SAR等，都存在空间采样信息量不足的问题，难以精确重构目标三维图像。本项目将两种三维成像机理有机结合，提出了双基地曲线SAR对目标三维成像的新构想，可对雷达的观测矩阵实现更多自由度的优化设计，预期显著提升采样信息量，实现三维图像的高质量重构。项目将双基地曲线SAR成像表述为可稀疏表示的不完全测量问题，基于信号稀疏表示理论，重点研究双基地曲线SAR系统稀疏表示观测模型、满足三维目标精确重构性能的曲线孔径与空间构型优化设计方法、克服结构误差和适应目标稀疏度变化的稀疏表示寻优成像方法等。本项目的研究不仅对三维成像雷达的发展具有重要意义，还将对我国稀疏微波成像理论的研究起到推动作用。

通过单次观测实现对地面、海面目标的三维成像在军事目标识别等领域有重要的意义，也是现代雷达成像技术的发展方向之一。当前提出的具有三维成像潜力的单航过SAR系统，如单基地曲线SAR和空变双基地SAR等，都存在空间采样信息量不足的问题，难以精确重构目标三维图像。本项目将两种三维成像机理有机结合，提出了双基地曲线SAR对目标三维成像的新构想，可对雷达的观测矩阵实现更多自由度的优化设计，预期显著提升采样信息量，实现三维图像的高质量重构。项目将双基地曲线SAR成像表述为可稀疏表示的不完全测量问题，基于信号稀疏表示理论，重点研究的内容和取得的成果包括：提出了双基地曲线SAR系统稀疏表示观测模型，提出了基于压缩感知理论和基于Cramér-Rao限分析的三维空间孔径优化方法，给出了适用的雷达多波形优化发射方案和多通道DBF接收方案，提出了基于基追踪和Relax的稀疏表示寻优三维成像处理方法，构建了双基地曲线SAR信号仿真软件，完成了对孔径优化和三维成像稀疏重构处理的仿真验证，并利用星载SAR层析实测数据验证了三维成像稀疏重构处理方法的有效性。本项目的研究不仅对三维成像雷达的发展具有重要意义，还将对我国稀疏微波成像理论的研究起到推动作用。