基于改进匹配追踪的机载阵列雷达超分辨前视成像方法及装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115015925A(43)申请公布日2022.09.06(21)申请号202210561562.8(22)申请日2022.05.23(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(72)发明人任凌云吴迪朱岱寅(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.G01S13/90(2006.01)G01S7/41(2006.01)G01S7/36(2006.01)G06T3/40(2006.01)G06T7/246(2017.01)权利要求书2页说明书6页附图5页(54)发明名称基于改进匹配追踪的机载阵列雷达超分辨前视成像方法及装置(57)摘要本发明公开了一种基于改进匹配追踪的机载阵列雷达超分辨前视成像方法及装置，建立机载前视阵列雷达信号模型，采用沿方位向的阵列天线接收系统，对前视区域进行扫描，获取距离‑脉冲‑阵列三维回波数据；对接收到的三维数据进行距离向的脉冲压缩，对脉压后的数据进行逐距离‑脉冲单元稀疏重构处理，采用改进的稀疏度自适应匹配追踪算法获取每个空域快拍重构的目标散射系数矢量；将每个距离‑脉冲单元的重构的目标散射系数矢量沿方位角度进行非相参累积，得到距离方位高分辨成像结果。本发明对单个空域快拍进行处理，可以高效率且高精度的重构其对应的方位目标散射系数矢量，估计结果更精确而稳定，较大的提高了前视成像方位向分辨率。CN115015925ACN115015925A权利要求书1/2页1.一种基于改进匹配追踪的机载阵列雷达超分辨前视成像方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)构建机载前视阵列信号接收模型，获取距离‑脉冲‑阵列三维回波数据；(2)对三维回波数据进行距离向脉冲压缩以实现距离向高分辨成像，然后逐距离‑脉冲单元，基于自适应稀疏度匹配追踪对空域快拍信号进行稀疏重构处理，得到该距离‑脉冲单元重构的目标散射系数矢量；(3)根据当前波束中心，将每个距离‑脉冲单元重构的目标散射系数矢量逐距离门进行方位角度上的非相参累积，得到二维高分辨成像图像。2.根据权利要求1所述的基于改进匹配追踪的机载阵列雷达超分辨前视成像方法，其特征在于，所述步骤(1)实现过程如下：脉冲多普勒雷达工作于扫描模式下，并安装切航迹方向的阵列天线系统，利用天线对机载雷达前视区域进行扫描，每隔脉冲重复频率发射一线性调频脉冲，同时采用阵列天线接收散射回波，对回波进行采样获取多通道采样数据，即空域快拍信号数据；完成整个区域的扫描，得到距离‑脉冲‑阵列三维回波数据。3.根据权利要求1所述的基于改进匹配追踪的机载阵列雷达超分辨前视成像方法，其特征在于，所述步骤(2)包括以下步骤：(21)当观测区域距离雷达较远时，远场信号到达各阵元的方向角相同，当波束中心指向方位角度θ时，即接收波达方向角θ的目标散射回波，由目标信源到达水平线性阵列的相位差组成的M×1维空间导引矢量a(θ)：前方成像区域进行角度间隔网格划分，它们相对于雷达的方位角度分别为指向这些方位角度的空间导引矢量构成导引矢量矩阵A，表示为即这些方位角度上都存在潜在目标，目标散射系数为那么，某时刻空域快拍信号为：y＝Ax+N其中,N为加性高斯白噪声；(22)改进稀疏重构中的匹配追踪算法来进行上述欠定方程的求解；初始化残差r和迭代次数t：r0＝yt＝1；(23)计算当前迭代中残差与导引矢量矩阵中各列矢量的相关系数，并选择最大相关系数对应列矢量及其索引值存入设定的集合中：Λt＝Λt‑1∪{λt}φt＝[φt‑1φλt]利用最小二乘法得到重构信号的近似解：2CN115015925A权利要求书2/2页xt＝argminx||y‑φtx||2更新迭代残差，并进入下一次迭代过程：rt＝y‑φtxt判定两次迭代残差的相关性，当两次迭代得到的残差高度相关时，停止迭代过程：C(rt,rt‑1)→1故xt为重构的目标散射系数，对每个时刻的空域快拍信号完成(22)至(23)，并将结果存储起来。4.根据权利要求1所述的基于改进匹配追踪的机载阵列雷达超分辨前视成像方法，其特征在于，所述步骤(3)实现过程如下：将步骤(2)中得到的每个距离‑脉冲单元空域快拍对应重构的目标散射系数，进行对应方位角度拼接，即实现其在距离‑方位域的非相参累积，对累加后存储的数据进行显示得到距离方位成像结果。5.一种基于改进匹配追踪的机载阵列雷达超分辨前视成像装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被加载至处理器时实现根据权利要求1‑4任一项所述的基于改进匹配追踪的机载阵列雷达超分辨前视成像方法。3CN115015925A说明书1/6页基于改进匹配追踪的机载阵列雷达超分辨前视成