1.一种雷达回波多特征分治的海面稀疏目标超分辨成像方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:雷达向目标区域发射线性调频信号,获取经过脉冲压缩与距离徙动校正的回波信号,然后根据天线方向图与散射系数的卷积,得到方位回波信号模型;步骤2:基于目标-杂波分治的复数多特征增强网络,进行目标回波-杂波分离;具体通过多层卷积网络提取幅度空间、相位空间、频率空间、驻留时间空间这四个空间的特征,然后经过U-net网络进行特征增强和融合,得到目标回波;步骤3:基于分离数据的稀疏贝叶斯学习超分辨成像;构建噪声杂波的概率密度函数,假设噪声杂波的精度服从伽马分布,根据复高斯分布得到目标回波的先验信息,并引入目标散射系数的先验信息来描述前视场景;将目标散射系数的精度单独建模伽马分布;利用贝叶斯法则推导出目标散射系数、噪声杂波的精度、目标散射系数的精度的后验分布;然后对目标散射系数、噪声杂波的精度、目标散射系数的精度这三个超参数进行迭代求解;步骤4:超参数剪枝求解器;使用固定阈值移除参数活跃集中的冗余元素,再对三个超参数进行迭代求解。
2.根据权利要求1所述的一种雷达回波多特征分治的海面稀疏目标超分辨成像方法,其特征在于,所述方位回波信号模型的表达式如下: ;其中, 为方位回波, 为天线方向图矩阵, 为目标散射系数, 表示不同时刻的海面杂波散射变化, 表示波束扫描过程中同一位置的运动相位调制, 表示哈达玛积, 表示卷积运算, 为天线方向图函数, 为慢时间, 为噪声。
3.根据权利要求2所述的一种雷达回波多特征分治的海面稀疏目标超分辨成像方法,其特征在于,所述目标-杂波分治的复数多特征增强网络具体如下:每个空间的特征通道通过多层卷积结构提取不同深度层次的特征,然后将4个空间特征进行拼接,经过U-net网络后完成特征筛选聚合和通道维度转换;所述多层卷积结构中每层卷积包括两个连续的3×3卷积操作,中间穿插ReLU激活函数;每个空间域指定包含6个显式特征通道和10个隐式特征通道,显式特征通道包括局部熵、局部方差、局部变化率、局部对比度、归一化幅度和纹理特征;通过复合损失函数对目标-杂波分治的复数多特征增强网络进行训练。
4.根据权利要求3所述的一种雷达回波多特征分治的海面稀疏目标超分辨成像方法,其特征在于,所述复合损失函数包括基于目标回波的目标幅度损失、目标频率-相位损失、驻留时间损失。
5.根据权利要求4所述的一种雷达回波多特征分治的海面稀疏目标超分辨成像方法,其特征在于,所述步骤3具体如下:构建噪声和杂波的概率密度函数: ;其中, 表示 的概率密度函数, 表示复高斯分布的概率密度函数表示形式, 表示噪声和杂波, 表示复高斯分布, 表示杂波和噪声的精度, 表示方差, 表示单位矩阵;假设 服从伽马分布,根据伽马分布得到杂波和噪声的精度 的形状参数 和尺度参数 ,设 得到一个不影响最终估计的广义超先验;根据复高斯分布的公式,推导出目标回波信号 为: ;引入复高斯分布作为目标散射系数 的先验信息来描述前视场景: ;其中, , 表示目标散射系数的精度, 表示连乘符号, 是目标散射系数的精度的第 个元素,代表目标在第 个相关部分的精度, 为目标场景第 个方位角度上的目标散射系数, 表示将向量对角化;将 建模为独立的伽马分布,得到β的伽马分布的形状参数 和尺度参数 ,对目标散射系数的精度 进行边缘化,然后计算总体先验值;利用贝叶斯法则推导出目标散射系数、噪声杂波的精度、目标散射系数的精度的后验分布,使用期望最大化EM算法求解,获得最终的目标散射系数更新迭代表达式: ; ; ;其中, 表示方位采样点数, , , 表示迹运算,上标U表示厄米特转置。
6.根据权利要求5所述的一种雷达回波多特征分治的海面稀疏目标超分辨成像方法,其特征在于,所述步骤4具体如下:首先定义三个超参数的活跃集,其中目标散射系数的精度 的活跃 集表示如下: ;使用固定阈值移除参数活跃集中的冗余元素: ;其中, 是剪枝阈值, 表示 的冗余元素集;相对应的冗余目标散射元素和天线方向图冗余元素也将被剔除,这一过程形式化表示为: ; ;其中, 和 分别表示目标散射系数x和天线方向图矩阵H的参数活跃集; 和 分别表示目标散射系数x和天线方向图矩阵H的冗余元素集; 表示参数剪枝后,与目标散射系数相关的参数剪枝映射关系, 表示参数剪枝后,与天线方向图元素相关的参数剪枝映射关系, 表示天线方向图矩阵的第 个元素;此时,迭代求解式更新为: ; ; ;其中, 表示每次迭代剪枝后的元素集。
7.根据权利要求6所述的一种雷达回波多特征分治的海面稀疏目标超分辨成像方法,其特征在于,在进行剪枝时,使用贝叶斯信息准则BIC作为正则化约束。