逆合成孔径雷达成像方法、装置、电子设备及存储介质

1.一种逆合成孔径雷达成像方法，其特征在于，包括：接收雷达发射的线性调频信号所对应的回波信号，并对所述回波信号进行预处理，以得到回波数据；根据所述回波数据，构建结构化低秩矩阵；将所述结构化低秩矩阵进行分解，以得到第一初值与第二初值；基于所述第一初值和所述第二初值对所述结构化低秩矩阵进行填充，以得到填充后的结构化低秩矩阵；基于所述填充后的结构化低秩矩阵得到逆合成孔径雷达图像；其中，所述接收雷达发射的线性调频信号所对应的回波信号，并对所述回波信号进行预处理，以得到回波数据的步骤包括：对所述回波信号进行解线性调频处理，得到解调后的回波信号；对所述解调后的回波信号进行平动补偿，得到平动补偿后的回波信号；对所述平动补偿后的回波信号进行稀疏采样处理，得到所述回波数据；所述回波数据表示为： ；其中， 表示第k个散射点的散射系数与矩形窗的乘积， 表示第 k 个散射点在初始时刻的横坐标， 表示第 k 个散射点在初始时刻的纵坐标， 表示调频斜率， 表示电磁波传播速度， 表示载波中心频率， 表示目标转速， 表示采样频率， PRF 表示脉冲重复频率，j表示虚数符号， 表示离散形式的快时间序数， 表示离散形式的慢时间序数， 表示经过稀疏采样的两维回波数据。 2.根据权利要求1所述的逆合成孔径雷达成像方法，其特征在于，所述结构化低秩矩阵是二层汉克尔矩阵。 3.根据权利要求1所述的逆合成孔径雷达成像方法，其特征在于，所述解调后的回波信号表示为： ；其中， 、 和 分别表示第 k 个散射点的散射系数以及在初始时刻的横纵坐标， 表示脉冲宽度， 表示调频斜率， 表示目标转动中心与雷达的距离， 表示解线性调频的参考距离， 表示载波中心频率， 表示电磁波传播速度， 表示目标转速， 表示快时间， 表示慢时间，j表示虚数符号。 4.根据权利要求2所述的逆合成孔径雷达成像方法，其特征在于，所述根据所述回波数据，构建结构化低秩矩阵的步骤包括：根据所述回波数据的第 n 列 构造汉克尔矩阵；利用所述回波数据的所有列构造二层汉克尔矩阵。 5.根据权利要求4所述的逆合成孔径雷达成像方法，其特征在于，根据所述第 n 列 构造出的汉克尔矩阵表示为： ；利用所述回波数据的所有列构造出的所述二层汉克尔矩阵表示为： ；其中，P和Q是束参数。 6.根据权利要求2所述的逆合成孔径雷达成像方法，其特征在于，所述将所述结构化低秩矩阵进行分解，以得到第一初值与第二初值的步骤包括：将所述二层汉克尔矩阵分解为两部分的乘积，即 ；利用低秩矩阵拟合方法进行秩估计，得到第一初值 和第二初值 ；其中， 、 表示所述二层汉克尔矩阵分解后的矩阵。 7.根据权利要求2所述的逆合成孔径雷达成像方法，其特征在于，所述基于所述第一初值和所述第二初值对所述结构化低秩矩阵进行填充，以得到填充后的结构化低秩矩阵的步骤包括：基于所述第一初值与所述第二初值构建带有约束的优化问题；利用基于增广拉格朗日函数的交替迭代乘子法对所述带有约束的优化问题求解，以对所述结构化低秩矩阵进行填充，得到所述填充后的结构化低秩矩阵。 8.根据权利要求7所述的逆合成孔径雷达成像方法，其特征在于，所述基于所述填充后的结构化低秩矩阵得到逆合成孔径雷达图像的步骤包括：对所述填充后的结构化低秩矩阵进行逆变换，得到逆变换矩阵；利用距离-多普勒方法对所述逆变换矩阵进行成像处理，得到所述逆合成孔径雷达图像。 9.根据权利要求8所述的逆合成孔径雷达成像方法，其特征在于，所述带有约束的优化问题表示为： ；其中，U、 表示所述二层汉克尔矩阵分解后的矩阵， 表示稀疏采样下的回波数据对应的矩阵；所述增广拉格朗日函数表示为： ；其中， 表示辅助变量， 表示指示函数，对 定义为： ；其中， 表示向区域 的投影操作。 10.根据权利要求9所述的逆合成孔径雷达成像方法，其特征在于，所述交替迭代乘子法的迭代步骤表示为： ； ； ； ； ；其中， 表示对 的补集进行映射， 表示逆结构化操作， 表示单位矩阵， 表示所述填充后的结构化低秩矩阵。 11.一种逆合成孔径雷达成像装置，其特征在于，包括：回波信号预处理模块，用于接收雷达发射的线性调频信号所对应的回波信号，并对所述回波信号进行预处理，以得到回波数据；矩阵生成模块，用于根据所述回波数据，构建结构化低秩矩阵；初值生成模块，用于将所述结构化低秩矩阵进行分解，以得到第一初值与第二初值；填充模块，用于基于所述第一初值和所述第二初值对所述结构化低秩矩阵进行填充，以得到填充后的结构化低秩矩阵；成像模块，用于基于所述填充后的结构化低秩矩阵得到逆合成孔径雷达图像；所述回波信号预处理模块，还用于：对所述回波信号进行解线性调频处理，得到解调后的回波信号；对所述解调后的回波信号进行平动补偿，得到平动补偿后的回波信号；对所述平动补偿后的回波信号进行稀疏采样处理，得到所述回波数据；所述回波数据表示为： ；其中， 表示第k个散射点的散射系数与矩形窗的乘积， 表示第 k 个散射点在初始时刻的横坐标， 表示第 k 个散射点在初始时刻的纵坐标， 表示调频斜率， 表示电磁波传播速度， 表示载波中心频率， 表示目标转速， 表示采样频率， PRF 表示脉冲重复频率，j表示虚数符号， 表示离散形式的快时间序数， 表示离散形式的慢时间序数， 表示经过稀疏采样的两维回波数据。 12.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至10任一项所述的逆合成孔径雷达成像方法的步骤。 13.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至10任一项所述的逆合成孔径雷达成像方法的步骤。