《Remote Sensing》：Target Superresolution Reconstruction Approach for Bistatic Airborne Radar Based on Joint Convolution Echo Model
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双基地机载雷达因其分离的几何配置而广泛研究，为其接收器提供灵活的成像能力。然而，当双基地平台在合成孔径雷达（SAR）模式下工作时，双基地系统必须遵守严格的成像规则，包括几何配置和观测时间。本文提出了一种目标超分辨率重建方法，用于双基地机载雷达系统，即使双基地S
双基地机载雷达因其分离的几何配置而广泛研究，为其接收器提供灵活的成像能力。然而，当双基地平台在合成孔径雷达（SAR）模式下工作时，双基地系统必须遵守严格的成像规则，包括几何配置和观测时间。本文提出了一种目标超分辨率重建方法，用于双基地机载雷达系统，即使双基地SAR的成像规则不满足。一方面，通过同时建模回波幅度和相位，建立了双基地机载雷达的联合卷积回波（JCE）模型。所提出的JCE模型可用于分析双基地机载雷达超分辨率成像的适用边界。另一方面，提出了一种向量稀疏迭代加权（VSIR）方法来重建双基地机载雷达系统的目标。使用所提出的JCE模型和VSIR方法，可以高效地获得高分辨率目标成像结果。进行了仿真以验证所提出模型和方法的性能。
论文解读文章：
双基地机载雷达因其发射与接收平台分离的几何配置，在合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）模式下可为接收端提供前视高分辨率成像能力。然而，双基地SAR成像需严格满足几何配置与合成孔径时间等规则；若不满足，系统角分辨率会显著下降。传统单基地机载雷达虽可避免SAR的严格要求，但其角分辨率受限于实孔径尺寸，尤其在正前视方向。为克服这些局限，研究人员在《Remote Sensing》期刊发表论文，提出一种基于联合卷积回波（joint convolution echo, JCE）模型的目标超分辨率重建方法，旨在不依赖双基地SAR严格规则下提升角分辨率。
当前问题在于：双基地SAR模式虽能提供高分辨率，但其成像条件苛刻，如需要严格的时间同步和运动补偿；而单基地扫描雷达仅利用回波幅度信息，相位信息被忽略，导致角分辨率受限。现有超分辨率算法，如逆滤波、贝叶斯方法、正则化方法（L2、全变分等）和空间谱估计（MUSIC、IAA等），虽能改善分辨率，但大多针对单基地模型，未能充分利用双基地分离配置带来的相位信息。因此，需要一种既能描述双基地回波幅度与相位、又能适应非理想成像条件的信号模型和重建算法。
研究人员建立了双基地机载雷达的JCE模型，该模型同时建模回波幅度与相位，可量化分析超分辨率成像的适用边界。基于该模型，提出向量稀疏迭代加权（vectored sparse iterative reweighted, VSIR）方法，通过迭代加权优化实现目标重建。仿真验证了模型与方法的有效性，并比较了沿航迹和并行航迹两种工作模式。
主要技术方法包括：第一，JCE模型构建，通过天线方向图形成幅度导向矩阵，利用平台运动产生多普勒相位矩阵，并以哈达玛积（Hadamard product）结合两者，同时描述幅度和相位信息；第二，VSIR算法，采用非凸Lp范数（p<1）正则化，通过迭代加权矩阵将非凸问题转化为凸优化，实现稀疏目标重建；第三，适用边界分析，基于多普勒相位带宽与天线方向图带宽的比较，推导模型适用条件；第四，仿真验证，在不同工作模式和噪声条件下，对比匹配滤波、L2正则化、IAA（迭代自适应方法）、SPICE（稀疏迭代协方差估计）和VSIR方法的性能。样本队列来源于仿真场景，未涉及实际实验数据。
研究结果分四部分：
1. 沿航迹工作模式：在接收机正前视方向，多普勒频率对称，JCE模型能准确描述回波。仿真中（SNR=15 dB），匹配滤波和IAA方法无法区分相邻目标，L2正则化旁瓣高，SPICE部分试验成功，而VSIR方法（p=0.8）在所有试验中成功区分目标，峰值旁瓣比（PSLR）为?26.67 dB，优于SPICE（?24.62 dB）和L2（?15.93 dB），表明VSIR具有高角分辨率和低旁瓣。
2. 并行航迹工作模式：多普勒相位变化更丰富，仿真中VSIR方法（p=0.8）成功区分目标，PSLR为?22.41 dB，虽略低于匹配滤波（?34.19 dB），但分辨率显著提升。L2正则化旁瓣极大（?7.16 dB），IAA和SPICE分辨率有限，VSIR在分辨率与旁瓣间取得平衡。
3. 性能量化比较：在SNR从5 dB到25 dB变化下，VSIR方法在两种模式中的均方误差（MSE）随SNR增加而降低，且并行航迹模式的MSE略低于沿航迹模式，因相位信息更多。分辨率概率方面，SNR高于10 dB时，VSIR方法达到100%，优于SPICE。
4. 适用边界分析：基于带宽比较，当多普勒带宽远大于天线方向图带宽时，JCE模型不适用；反之则适用。仿真显示，等效平台速度增加时，适用目标范围减小；载频增加时，范围减小，但扫描速度提高可扩大范围。
讨论部分强调，JCE模型和VSIR方法可在不满足SAR规则时提升角分辨率，尤其适用于编队目标区分和不同视角观测。结论部分指出，该研究为双基地机载雷达提供了一种高效超分辨率成像途径，并验证了沿航迹和并行航迹模式的有效性。
综上，该论文通过JCE模型统一描述幅度与相位，结合VSIR算法，实现了非SAR模式下的目标超分辨率重建，具有重要工程应用价值。
