一种自适应步进频积累的随机辐射雷达伪影抑制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113835088A(43)申请公布日2021.12.24(21)申请号202111121015.X(22)申请日2021.09.24(71)申请人电子科技大学地址611731四川省成都市高新区（西区）西源大道2006号(72)发明人张寅黄钰林覃千洋张永超毛德庆张永伟杨建宇杨海光(74)专利代理机构成都虹盛汇泉专利代理有限公司51268代理人王伟(51)Int.Cl.G01S13/89(2006.01)G01S7/41(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图2页(54)发明名称一种自适应步进频积累的随机辐射雷达伪影抑制方法(57)摘要本发明公开了一种自适应步进频积累的随机辐射雷达伪影抑制方法，具体包括：建立随机辐射雷达回波信号模型、采用积累方法抑制相关、随机辐射雷达关联成像。本发明的方法首先建立随机辐射雷达回波信号模型，并从数学角度分析了伪目标产生机理；然后利用自适应步进频积累的方法，通过不同频率混叠打破未积累时单一频率相关度的周期性与规律性，降低伪影点相关度从而抑制伪目标，进而通过关联成像恢复出无伪影目标。CN113835088ACN113835088A权利要求书1/3页1.一种自适应步进频积累的随机辐射雷达伪影抑制方法，具体包括如下步骤：步骤一.建立随机辐射雷达回波信号模型，所述随机辐射雷达包含多根发射天线阵元与1根接收天线阵元，设天线离地面场景高度为H，dx和dy分别表示均匀面阵天线沿x与y方向的天线阵元间距，P，Q为场景区域中两点位置，则第i个发射天线阵元的发射信号表达式为：其中，Ai(t)代表第i个天线阵元的随机幅度调制信号，代表第i个天线阵元的随机相位信号，Tr为发射信号的脉冲时宽，fc为发射信号的载频；假设第i个发射天线到目标点p的距离历史为Rip，则天线到目标时延为τip＝Rip/c，c代表光速，当所有发射天线阵列发射信号到达目标点P时，其能量积累表示为：其中，K、L分别为观测场景内距离向和方位向上的点数；辐射场经地面目标作用后，目标散射场Es(τip,t)表达为：其中，σ(τip)表示目标对应距离历史为Rip的散射系数，因此接收天线处收到的回波信号为：其中，τrp表示目标到接收天线r的时延，成像区域被划分为K*L个小区域；对接收到的回波数据进行采样，采样点数ρ＝Tr*fs，由发射脉冲时宽Tr和采样频率fs决定，采样时刻向量t＝(t1,t2,…,tρ)，沿采样时刻，回波数据表示为：其中，τir＝τip+τrp代表第i根发射天线经目标p到接收天线的总时延，σ(τir)为对应总时T延τir的散射系数，N＝[n(t1),n(t2),...n(tρ)]表示加性噪声；式(5)简写为矩阵形式：Rec＝Esσ+N(6)其中，Rec为回波向量，Es为辐射场矩阵，σ为散射系数向量，所述矩阵形式为随机辐射雷达的信号模型；步骤二，采用积累方法抑制相关度，根据步骤一的信号模型，定义目标点P为任一点Q的相关系数模的平方|χ(x,y)|2为目标相关度，即：2CN113835088A权利要求书2/3页其中，RiP为第i个发射天线到目标点P的距离历史，RiQ为第i个发射天线到任一点Q的距离历史；假设雷达以跳频间隔时间T为周期连续发射η个脉冲时宽信号，产生的η个跳频点为f1,f2,…,fη，得到第i个脉冲信号模型为：Rec[i]＝Es[i]σ+N[i](8)其中，Rec[i]为第i个脉冲内的ρ个采样点的回波数据向量，Es[i]为第i个脉冲内的随机辐射场能量矩阵，N[i]为第i个脉冲噪声的采样数据向量；Es[i]分解为两个矩阵B[i]和D[i]乘积，B[i]表示第i个脉冲的幅相矩阵，D[i]表示第i个脉冲的时频矩阵；把这η个脉冲的采样点数据做对应积累，得到新的数据令，式(9)简写为：式(13)即为自适应步进频积累的信号模型；22把|χac(x,y)|定义为积累后的相关度，再设|χk(x,y)|定义为第k个脉冲不积累时的相关度，可得：3CN113835088A权利要求书3/3页根据柯西不等式：步骤三，随机辐射雷达关联成像，根据式(13)的积累后的回波矩阵方程表达式，对矩阵进行SVD分解可得其中，U，V表示SVD分解的酉矩阵，Λ表示矩阵的奇异值；对奇异值进行阶段求逆后，目标散射系数表示为：其中，Λ′表示对对角矩阵Λ求逆并把大于选择的截断值置0后得到的矩阵；对式(17)进行求解，获得无伪目标的成像。4CN113835088A说明书1/9页一种自适应步进频积累的随机辐射雷达伪影抑制方法技术领域[0001]本发明属于雷达成像技术领域，具体涉及一种随机辐射雷达成像伪影抑制方法。背景技术[0002]雷达成像在很多领域中有着很重要的应用，如海洋观测、恶劣天气监测等。随机辐射雷达是