基于AM算法的多视角高分辨MIMO雷达关联成像方法及装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116008985A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202211580565.2(22)申请日2022.12.09(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号申请人南京航空航天大学深圳研究院(72)发明人田雨薇张弓袁家雯张宇(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204专利代理师柏尚春(51)Int.Cl.G01S13/89(2006.01)G01S7/41(2006.01)G01S7/02(2006.01)G06F17/10(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图2页(54)发明名称基于AM算法的多视角高分辨MIMO雷达关联成像方法及装置(57)摘要本发明公开一种基于AM算法的多视角高分辨MIMO雷达关联成像方法及装置，所述方法同时考虑收发阵元位置误差的影响，将其等效为收发相位误差，并借鉴AM算法交替迭代思想，分别对收发阵元位置误差和目标散射系数进行联合估计，并通过估计的阵元位置误差更新参考信号，经过不断迭代，实现对阵元位置误差修正，得到高分辨多视角MIMO雷达关联成像结果。本发明可对收发阵元位置误差修正，得到高分辨的多视角综合成像结果。CN116008985ACN116008985A权利要求书1/3页1.一种基于AM算法的多视角高分辨MIMO雷达关联成像方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：MIMO雷达发射天线个数为M，接收天线个数为N，在发射天线端发射一组相互独立的噪声调幅信号，将成像平面划分为K＝x*y个成像单元，x表示横向成像单元数，y表示纵向成像单元数，时间采样数为J；根据收发阵元的位置以及成像单元位置，得到N个参考矩阵An，将N个参考矩阵在时间维进行拼接，得到扩维参考矩阵步骤2：在接收端经过J时间采样，得到N个的回波向量经过拼接，得到扩维回波向量将收发阵元位置误差等效为收发相位误差，构建多视角MIMO雷达关联成像信号模型，设置迭代次数i＝0，初始目标散射稀疏向量收发相位误差θ0＝0；步骤3：基于稀疏重构的多视角MIMO雷达关联成像算法，对扩维参考矩阵与扩维回波进行联合处理，得到对多视角目标散射系数均值的初步估计；步骤4：结合AM交替迭代思想，根据的先验信息，联合扩维参考矩阵和扩维回波向量，分别对发射相位误差和接收相位误差θi+1进行估计；步骤5：利用估计得到的发射相位误差和接收相位误差对扩维参考矩阵进行更新，表示为步骤6：设置最大迭代次数Imax和合适的收敛阈值η，令i＝i+1，并判断是否达到迭代次数或是满足收敛条件若不满足则返回步骤3；若满足，即得到位置误差修正后的多视角目标散射系数均值步骤7：将得到的多视角目标散射系数均值根据网格的实际位置转换为一个“x×y”的矩阵，并通过matlab进行显示。2.根据权利要求1所述的一种基于AM算法的多视角高分辨MIMO雷达关联成像方法，其特征在于，所述步骤(2)通过以下公式实现：其中，为实际参考信号，为回波信号，Sm(t)表示第m个发射阵元产生的噪声调幅信号，为第m个发射阵元到第k个成像单元并返回第n个接收阵元的路径时延，和θn分别表示第m个发射阵元和第n个接收阵元的相位误差，σk,n表示在第n个接收阵元视角下第k个成像单元的散射系数；存在阵元位置误差下的多视角MIMO雷达关联成像信号模型表示为：2CN116008985A权利要求书2/3页其中，表示存在阵元位置误差时第n个接收阵元下的回波向量，表示存在阵元位置误差时的扩维回波向量，表示存在阵元位置误差时第n个接收阵元下的参考矩阵，T与和θ＝[θ1,θ2,…,θN]有关，表示存在阵元位置误差时的扩维参考矩阵，对应未修正时推演得到的扩维参考矩阵，diag(A)为参考矩阵的块对角矩阵，w为噪声向量，σn表示第n个接收视角下的目标散射系数向量，表示N个接收视角下目标散射系数均值，表示第n个接收视角下的目标散射系数矩阵与之间的差值。3.根据权利要求1所述的一种基于AM算法的多视角高分辨MIMO雷达关联成像方法，其特征在于，所述步骤(3)通过以下公式实现：其中，||·||1表示向量的l1范数，||·||2表示向量的l2范数，||·||TV表示向量的全变差正则化项，μ为正则化参数，数学符号s.t.指的是受限于，是对多视角RCS起伏能量的约束项。4.根据权利要求1所述的一种基于AM算法的多视角高分辨MIMO雷达关联成像方法，其特征在于，所述步骤(4)通过以下公式实现：由于对阵元相位误差的估计问题是一个非线性最小二乘问题，定义代价函数为这里可采用拟牛顿法进行求解：其中，和分别表示代价函数对发射相位误差的梯度和3CN116008985A权利要求书3/3页代价函数对接收相位误差的梯度，和分别表示代价函数