1.一种合成孔径雷达稀疏成像与自聚焦方法,其特征在于,包括:S1:合成孔径雷达从理想阵元位置发射宽带线性调频连续波信号,并接收回波,假设合成孔径雷达运动平台没有运动误差,得到理想的观测矩阵和理想回波;S2:实际情况下,根据合成孔径雷达运动平台出现随机的三维抖动,得到包含运动误差的合成孔径雷达的实际回波,计算实际回波与理想回波之间的相位误差,并构建实际回波与理想回波之间的映射关系;S3:根据实际回波与理想回波之间的映射关系,构建稀疏成像与自聚焦模型;S4:通过增广拉格朗日函数和交替方向乘子法求解稀疏成像与自聚焦模型,以实现合成孔径雷达稀疏成像与自聚焦。
2.如权利要求1所述的一种合成孔径雷达稀疏成像与自聚焦方法,其特征在于,所述S1包括:设目标的空间位置为 ,理想阵元的位置为 ,则理想回波S为: ;其中, 为快时间 t 的理想回波, 为三重积分运算符号, 为目标散射函数,σ为目标散射系数,j为虚数单位,exp()为指数函数,K为调频斜率,B为扫频带宽,T为脉冲持续时间,兀为圆周率, 是 范围内的瞬时频率, 为载频, t 为快时间,c为光速。
3.如权利要求2所述的一种合成孔径雷达稀疏成像与自聚焦方法,其特征在于,所述S1包括:将理想回波和目标散射函数均用向量表示,则理想回波为: ;其中,ω为加性噪声向量, P 为理想的观测矩阵。
4.如权利要求3所述的一种合成孔径雷达稀疏成像与自聚焦方法,其特征在于,所述S2包括:S21:假设合成孔径雷达发射和接收信号的天线在同一位置,计算合成孔径雷达的理想阵元与目标的散射点之间的理想距离R: ;S22:在包含运动误差的情况下,计算合成孔径雷达的实际阵元与目标的散射点之间的实际距离R e : ;其中, 表示合成孔径雷达的实际阵元的实际位置,具体表示为: ;其中, 分别是合成孔径雷达的实际阵元沿x、y和z方向的偏移误差;S23:计算包含运动误差的合成孔径雷达的实际回波: ;其中, 表示包含运动误差的实际回波, 表示快时间t的实际回波; 表示实际阵元与目标的实际距离与理想距离之间的误差, 表示实际回波与理想回波的相位误差, 是包含运动误差的观测矩阵;实际回波与理想回波之间的映射关系,表示为: ;其中, 表示哈达玛积, 表示相位。
5.如权利要求4所述的一种合成孔径雷达稀疏成像与自聚焦方法,其特征在于,所述S3包括:根据实际回波与理想回波之间的映射关系,构建初始目标函数,具体为: ;其中,argmin表示对初始目标函数取最小值, 为Frobenius范数, 表示实际回波和理想回波相位误差校准矩阵;利用图像的结构化稀疏性先验,结合回波相位误差估计,优化初始目标函数,构建稀疏成像与自聚焦模型: ;其中, 为卷积操作, 表示任意小的正数, 是在第 k 次迭代中,对重构运算的更新,表示第 k 次迭代中获得的雷达图像; 是正则化参数, 表示卷积核。
6.如权利要求5所述的一种合成孔径雷达稀疏成像与自聚焦方法,其特征在于,所述S4包括:通过交替方向乘子法求解稀疏成像与自聚焦模型:首先,引入辅助变量 ,稀疏成像与自聚焦模型更换为: ;其中,s.t表示满足受限制于某种特定条件;定义增广拉格朗日函数 : ;其中, 表示拉格朗日乘子, 是惩罚因子;将稀疏成像与自聚焦模型转化为对多个子问题的交替求解: ;其中, 表示增长因子,用于控制惩罚因子 的增长趋势;在第 次迭代中,更新 的过程代表重构运算过程,表示第 迭代中获得的雷达图像;更新 的过程表示为降噪过程,更新 的过程表示为回波相位误差更新运算过程,更新 的过程表示为拉格朗日乘子更新过程;通过对增广拉格朗日函数求偏导,对 的求解,并将导数置为零来求解稀疏成像与自聚焦模型,具体为: ;其中, 表示共轭转置, 表示矩阵的逆, 表示第 次迭代, 表示求复数的相位; 表示在第k次迭代中,分别对降噪过程和拉格朗日乘子进行更新; 为第 k 次的惩罚因子, 表示软阈值算子, 表示实际回波的共轭转置;当 时,迭代结束,输出 ;否则,令 k=k+ 1,重复更新 。