基于分层稀疏表示的微动目标ISAR三维层析成像技术

Micro-motion such as waving，spinning，rolling，precessing makes the space spectra appear as three-dimensional curved surface. It is hard to get clear 2D/3D ISAR image. Base on the periodicity of micro-motion, we proposed to delaminate space supporting spectra into several layers. Therefore, the 3D ISAR imaging is translated into Slice-ISAR imaging and 3D tomography ISAR imaging. And the uniformed sparse reprensentation is translated into two sparse reprensentations for single dimension imaging. 3D ISAR tomography imaging is realized based on sparse representation theory lastly. The project turned the micro-motion from disadvantage in trandistional ISAR imaging to advantage for 3D-ISAR imaging. 3D ISAR tomography imaging based on sparse representation theory by two steps process is proposed. Compared to direct 3D imagine, the algorithm has the merits of high efficiency, good robustness on which the project is likely to get breakthrough.

起伏、自旋、翻滚、进动等微动使得目标ISAR成像时空间谱呈现三维曲面特性，二维/三维成像难度大、效果差。本项目利用微动的三维转动特点，提出一种空间支撑谱三维曲面的分层节省参数表示方法,将3D-ISAR成像转化为ISAR切片成像和三维ISAR层析成像，把复杂的稀疏字典构建转化为两个一维成像稀疏字典构建，基于稀疏表示理论，实现ISAR切片成像和高度维层析成像。项目变微动从传统观念的成像不利因素为三维成像的有利因素，提出了分层、分步ISAR三维层析成像思路和基于稀疏表示理论的ISAR三维层析成像方法，相比于直接三维成像，该方法计算量小、稳健性高，可望在成像效果、成像效率及稳健性上获得突破。

起伏、自旋、翻滚、进动等微动使得目标ISAR成像时空间谱呈现三维特性，二维/三维成像难度大、效果差。基于分布式孔径阵列，本项目把复杂的微动三维空间谱转化为二维阵列观测下的两维稀疏表示问题，将三维成像问题转化为稀疏字典构建及求解问题，克服了微动目标成像带来的难题，实现对复杂运动目标的高分辨成像。本项目首先建立了微动目标的运动模型及雷达回波模型，然后分析了多种分布式阵列构型对成像的影响，提出了一种均匀微扰阵列流形，并采用遗传算法对阵列规模进行优化，以最少的子阵数目获得较优的成像性能，该方法可以以较快速度获得较好的阵列结构。基于分布式稀疏阵列特点，我们设计了MTR容忍的稀疏字典，克服了传统成像对MTR的依赖性；最后基于稀疏表示理论，本项目提出了稀疏正则化参数设置方法，该方法可以更加稳健地获得微动目标三维图像；最后本项目基于电磁计算数据对模型、算法进行了仿真验证，实验表明，微动目标三维高分辨层析成像效果较好。