基于快速IAA的机动平台单通道扫描前视超分辨成像方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116027328A(43)申请公布日2023.04.28(21)申请号202211116479.6(22)申请日2022.09.14(71)申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市太白南路2号(72)发明人梁毅郭怡亨怀园园邢孟道(74)专利代理机构西安嘉思特知识产权代理事务所(普通合伙)61230专利代理师万艳艳(51)Int.Cl.G01S13/90(2006.01)权利要求书3页说明书11页附图3页(54)发明名称基于快速IAA的机动平台单通道扫描前视超分辨成像方法(57)摘要本发明公开了一种基于快速IAA的机动平台单通道扫描前视超分辨率成像方法，包括：建立面向机动平台的单基前视扫描成像模型；利用单基前视扫描成像模型计算前视场景散射系数观测值；利用单基前视扫描成像模型构建过完备字典矩阵；针对前视场景散射系数观测值中的每一距离门，利用过完备字典矩阵及迭代自适应算法进行系数重构，得到对应的信号估计值后，获得机动平台的前视成像结果。考虑到了机动平台的强机动性而引入三维加速度，通过对回波信号三维加速度带来的高阶相位项进行补偿，进而构建过完备字典，准确表征了机动平台前视成像模型，避免了稀疏重构核的失配；此外，本发明在自适应迭代算法中引入QR分解，有利于实现快速前视超分辨率成像。CN116027328ACN116027328A权利要求书1/3页1.一种基于快速IAA的机动平台单通道扫描前视超分辨率成像方法，其特征在于，包括：建立面向机动平台的单基前视扫描成像模型；利用所述单基前视扫描成像模型计算前视场景散射系数观测值；利用所述单基前视扫描成像模型构建过完备字典矩阵；针对所述前视场景散射系数观测值中的每一距离门，利用所述过完备字典矩阵及迭代自适应算法进行系数重构，得到对应的信号估计值后，获得所述机动平台的前视成像结果。2.根据权利要求1所述的基于快速IAA的机动平台单通道扫描前视超分辨率成像方法，其特征在于，所述利用所述单基前视扫描成像模型计算前视场景散射系数观测值的步骤，包括：利用所述机动平台发射线性调频脉冲信号其中，tr表示距离向快时间变量，wr(tr)表示距离向时域窗函数，fc表示雷达载频，γ表示距离向调频率；接收雷达正前方目标区域后向散射形成的回波信号，并对所述回波信号进行解调处理，生成基带回波信号；对所述基带回波信号进行距离向匹配滤波，得到匹配滤波信号；分别构造加速度相位补偿函数和包络去斜函数，根据所述匹配滤波信号、所述加速度相位补偿函数和所述包络去斜函数，计算前视场景散射系数观测值。3.根据权利要求2所述的基于快速IAA的机动平台单通道扫描前视超分辨率成像方法，其特征在于，所述基带回波信号为：其中，ta表示方位向慢时间变量，wa(ta)表示方位向时域，γ表示距离向调频率，λ表示波长，c表示光速，exp{·}表示复指数函数，j为虚数单位，R(ta)表示引入三维加速度的随方位时间变化的目标与机动平台之间的真实斜距历程。4.根据权利要求3所述的基于快速IAA的机动平台单通道扫描前视超分辨率成像方法，其特征在于，所述对所述基带回波信号进行距离向匹配滤波，得到匹配滤波信号的步骤，包括：将所述基带回波信号sr(tr,ta)与傅里叶变换的旋转因子exp{‑j2πfrtr}相乘后提取出相位φ；根据驻定相位原理，对所述相位φ求关于tr的偏导，并将求导结果置零，得到极值点后，根据所述极值点和所述相位φ，利用级数反演算法得到距离向傅里叶变换回波信号：其中，Wr(fr)表示距离向频域窗函数，sf(fr,ta)为距离向傅里叶变换回波信号；2CN116027328A权利要求书2/3页在距离频域‑方位时域构造距离向匹配滤波函数利用所述匹配滤波函数对所述基带回波信号进行距离向匹配滤波，得到匹配滤波信号。5.根据权利要求4所述的基于快速IAA的机动平台单通道扫描前视超分辨率成像方法，其特征在于，所述匹配滤波信号为：6.根据权利要求4所述的基于快速IAA的机动平台单通道扫描前视超分辨率成像方法，其特征在于，所述分别构造加速度相位补偿函数和包络去斜函数的步骤，包括：根据所述机动平台的三维加速度信息，在距离频域‑方位时域构造加速度相位补偿函数fACC(fr,ta)；根据俯冲角和擦地角，计算雷达的扫描波束在零时刻与速度矢量形成的锥角，并在距离频域‑方位时域构造包络去斜函数fSQ(fr,ta)。7.根据权利要求6所述的基于快速IAA的机动平台单通道扫描前视超分辨率成像方法，其特征在于，其中，ki表示真实斜距历程R(ta)在ta＝0处的i阶麦克劳林展开式系数，vr表示成像中心时刻机动平台的三维速度矢量，α0表示所述锥角。8.根据权利要求7所述的基于快速IAA的机动平台单通道扫描前视超分辨率成像方