一种基于图像L1范数优化的双基ISAR空变散焦补偿方法

本发明属于雷达成像，具体涉及一种基于图像l1范数优化的双基isar空变散焦补偿方法。

背景技术：

1、由于具有全天时、全天候、高分辨率和远距离等特点，isar在航空与航天目标观测中发挥着重要作用。双基isar是一种收发分置的雷达系统，其能够在抗反辐射导弹、反隐身、反低空突防、抗电子干扰，即雷达“四抗”方面具有突出的优势。与传统单基isar相比，双基isar可以获得更多的目标信息，有效地避免成像盲区；除此之外，对电子干扰有较好的免疫力。因此，双基isar成像成为在军事和民用方面得到广泛的应用。然而，在双基isar成像过程中，由于雷达双基角变化和目标相对雷达转动，目标散射点回波方位相位会出现两维空变的二阶散焦误差，这导致双基isar成像结果出现方位散焦，主瓣展宽等现象，严重降低双基isar成像质量。

2、在现有技术中，可以利用数据分割技术对空变的相位误差进行补偿。该方法首先将整个数据分割成若干个子块数据，并认为每个子块数据包含的相位误差是非空变的，然后可以采用现有的方法对每个子块数据进行补偿。最终，将补偿后的子块数据拼接在一起，形成全孔径图像。然而，采用这种方法时，关键在于如何进行子块数据的分割。在进行数据分割时，必须确保各子块数据足够小，这样子块数据中的相位误差可以被认为是非空变的相位误差。但是，较小的子块数据会降低相位误差的估计精度，同时也降低图像的分辨率。如果子块数据较大，其中的相位误差仍然可能包含空变分量。在采用现有的非空变相位误差补偿方法处理后，可能无法获得理想的聚焦效果。因此，在进行数据分割时需要平衡子块大小与相位误差估计精度之间的关系。

3、李亚超等人在文献“双基成像雷达空变误差补偿和图像畸变联合处理方法”中，公开了一种基于图像熵值最小的双基雷达空变相位误差补偿方法。首先建立距离-方位空变的相位误差模型`，然后以图像熵值为代价函数，采用拟牛顿法对代价函数进行优化，优化过程中使用brayden-fletcher-goldfarb-shannon(bfgs)算法进行求解。在此过程中，需要对代价函数的hessian矩阵进行迭代和矩阵求逆操作。另外，迭代的步长也需要通过搜索满足特定条件以确保代价函数收敛。这使得方法的计算量较大，迭代求解花费的时间较长。

4、现有技术存在以下缺陷：1、对子块数据的分割要求较高，容易影响成像效果；2、使用的代价函数较复杂，计算量较大；3、常用方法搜索步长也需要进行迭代运算，影响处理速度。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于图像l1范数优化的双基isar空变散焦补偿方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

2、本发明提供了一种基于图像l1范数优化的双基isar空变散焦补偿方法，包括：

3、s100，接收回波数据，并对回波数据进行平动补偿和keystone变换得到待成像的回波数据；

4、s200，分别构造距离空变误差补偿函数和方位空变误差补偿函数；其中，距离空变误差补偿函数包含待估计的距离空变参数，方位空变误差补偿函数包括带估计的方位空变参数；

5、s300，利用l1范数构建代价函数并通过求解代价函数的最小值，估计出距离空变参数和方位空变参数；

6、s400，将估计出的距离空变参数代入距离空变误差补偿函数，以及将估计出的方位空变参数代入方位空变误差补偿函数，并利用距离空变误差补偿函数和方位空变误差补偿函数对待成像的回波数据进行成像得到回波数据的双基isar成像结果。

7、有益效果：

8、1、本发明采用以图像向量的l1范数作为优化模型的代价函数，并利用梯度下降法对该代价函数进行优化迭代，进而求出相位误差模型中空变参数的最优解，并对空变相位误差相位进行补偿，提升最终isar聚焦质量。

9、2、本发明在优化过程中使用学习率衰减法确定迭代步长，无需对迭代步长进行搜索，即可快速收敛到最优点，这使得本发明方法的计算复杂的降低，时间消耗小。

10、以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

技术特征：

1.一种基于图像l1范数优化的双基isar空变散焦补偿方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于图像l1范数优化的双基isar空变散焦补偿方法，其特征在于，在s100包括：

3.根据权利要求2所述的基于图像l1范数优化的双基isar空变散焦补偿方法，其特征在于，待成像的回波数据f(n,k)表示为：

4.根据权利要求3所述的基于图像l1范数优化的双基isar空变散焦补偿方法，其特征在于，s200中的距离空变误差补偿函数表示为：

5.根据权利要求4所述的基于图像l1范数优化的双基isar空变散焦补偿方法，其特征在于，s300包括：

6.根据权利要求5所述的基于图像l1范数优化的双基isar空变散焦补偿方法，其特征在于，所述代价函数表示为：

7.根据权利要求6所述的基于图像l1范数优化的双基isar空变散焦补偿方法，其特征在于，s400包括：

8.根据权利要求7所述的基于图像l1范数优化的双基isar空变散焦补偿方法，其特征在于，s430中的双基isar成像结果表示为：

技术总结
本发明提供了一种基于图像L1范数优化的双基ISAR空变散焦补偿方法，通过对回波数据进行平动补偿和Keystone变换得到待成像的回波数据；利用L<subgt;1</subgt;范数构建代价函数并通过求解代价函数的最小值，估计出距离空变参数和方位空变参数；之后代入距离空变误差补偿函数以及方位空变误差补偿函数，并利用距离空变误差补偿函数和方位空变误差补偿函数对待成像的回波数据进行成像得到回波数据的双基ISAR成像结果。本发明采用梯度下降法对代价函数进行优化迭代，优化过程中使用学习率衰减法确定迭代步长，且在迭代过程中无需对迭代步长进行搜索，即可快速收敛到最优点，这使得本发明方法的计算复杂的降低，时间消耗小。

技术研发人员：符吉祥,康孜俊,邢孟道
受保护的技术使用者：西安电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15