一种脉间跳频积累的随机辐射雷达高分辨成像方法.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CN113835087A(43)申请公布日2021.12.24(21)申请号202111120163.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)发明人黄钰林张寅覃千洋毛德庆张永超杨海光杨建宇张永伟(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3页(54)发明名称一种脉间跳频积累的随机辐射雷达高分辨成像方法(57)摘要本发明公开了一种脉间跳频积累的随机辐射雷达成像方法，本发明的方法产生一系列具有不同发射频率的脉冲，再对脉冲信号进行采样和相应积累，通过事先配置幅度相位矩阵使积累后重排的新辐射场矩阵满足幅度相位正交分布，最后把积累后获得的回波信息和辐射场矩阵进行反演获取目标信息。本发明的方法将不同频率的信息经过相应积累后结合幅度相位跳频配置，可以使辐射场矩阵秩沿阵元维度突破，增强辐射场矩阵的非相关性，反演后获得更高的成像性能。CN113835087ACN113835087A权利要求书1/3页1.一种脉间跳频积累的随机辐射雷达成像方法，包括如下步骤：步骤一，随机辐射雷达回波信号模型的建立，所述随机辐射雷达采用多发一收均匀面阵天线的工作模式，设天线行和列的个数分别为M和N，则包含MN‑1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，天线阵元间距为D，Ω代表成像场景区域，P为场景区域中的某一个目标点；各个发射天线阵列发送随机信号以获取空时二维随机辐射场，则第i个发射天线阵元的发射信号为：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,表示各天线在时刻t处的跳频，B为跳频的带宽，T为跳频间隔时间；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，其能量积累为：空间场景内各目标点的辐射场能量表示为：其中，K、L分别为观测场景内距离向和方位向上的点数；各目标散射场Es(τip,t)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：τrp表示目标p到接收天线r的时延，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，回波数据为：2CN113835087A权利要求书2/3页其中，τir＝τip+τrp表示第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)]表示加性噪声向量；式(6)简写为矩阵形式：Rec＝Esσ+N(7)其中，Rec表示回波信号向量，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，脉间跳频积累扩充随机辐射矩阵秩的活动范围，由于各发射天线到目标处的时延很小，式(2)近似为：经过去载频处理，式(8)简写为：所以Es矩阵可以分解成两个矩阵B、D的乘积，B为幅相矩阵，D为时频矩阵，即Es＝BD(10)其中，以跳频间隔时间T为周期连续发射η个脉冲时宽信号，设产生的η个跳频点为f1,f2,…,fη，得到第i个脉冲的回波数据矩阵：Rec[i]＝Es[i]σ+N[i](12)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]的乘积，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3CN113835087A权利要求书3/3页再令：方程简写为：经过跳频积累后，得到了一个新的随机辐射雷达信号模型的矩阵表达式，新辐射场矩阵的秩：步骤三，随机辐射雷达关联成像，利用截断奇异值的方法实现对目标散射系数的求解，根据公式(15)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。4CN113835087A说明书1/9页一种脉间跳频积累的随机辐射雷达高分辨成像方法技术领域[0001]本发明属于雷达成像技术领域，具体涉及一种随机辐射成像方法。背景技术[0002]雷达成