一种实现目标轮廓重构的雷达前视成像方法.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CN109001700A(43)申请公布日2018.12.14(21)申请号201810520534.5(22)申请日2018.05.28(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)发明人张寅吴阳张永超聂宪波庹兴宇徐帆云毛德庆张启平黄钰林杨建宇(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.G01S7/41(2006.01)G01S13/90(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图5页(54)发明名称一种实现目标轮廓重构的雷达前视成像方法(57)摘要本发明提出了一种实现目标轮廓重构的雷达前视成像方法，属于雷达前视成像领域。针对雷达前视成像过程中目标轮廓边缘不清晰的问题，本发明提出的方法将全变差函数用于雷达前视成像中，保留目标边缘信息，在提高目标方位向分辨的同时，实现前视区域中目标轮廓的清晰重构。基于卷积模型，将提高方位向分辨率的问题转化为卷积反演问题；在卷积反演过程中，将全变差函数应用于正则化方法，建立基于梯度约束的目标函数，增加边缘信息在卷积反演中的权重，避免了目标边缘信息在卷积反演过程丢失。本发明将全变差算子作为正则项来构造目标函数，提升了正则化方法在处理突变边缘时的能力，避免了目标边缘处分裂为多个较强单点目标，失去目标轮廓信息。CN109001700ACN109001700A权利要求书1/3页1.一种实现目标轮廓重构的雷达前视成像方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，基于扫描雷达的运动几何关系，建立方向位回波信号卷积模型，获取回波信号；步骤2，对回波信号进行距离向处理，得到脉冲压缩和消除距离走动的回波信号；步骤3，将所述距离向处理后的回波信号构建为天线方向图和目标散射系数的卷积形式；步骤4，利用全变差函数，建立梯度约束的目标函数；步骤5，利用迭代加权最小二乘法求解所述目标函数，得到雷达前视超分辨成像中的目标轮廓重构结果。2.如权利要求1所述的实现目标轮廓重构的雷达前视成像方法，其特征在于，所述步骤1包括以下流程：设定载机平台的运动速度为v，波束俯仰角为θ，目标方位角为空间方位角度为可得场景中目标到载机平台的初始斜距为R0，经过方位时间t，目标与载机平台的斜距为R(t)，根据余弦定理，可得将观察场景离散化为由场景中的目标散射系数构成的二维矩阵形式，有其中，为二维场景中位于(xi,yj)处的目标的散射系数，n为距离向的离散化单元数，m为方位向的离散化单元数；向目标发射线性调频信号接收到的目标的回波离散表达式为其中，rect(·)为矩形信号，其定义为T为发射脉冲持续时间，kr为调频斜率，τ为快时间，表示场景距离向信息，为目标延迟时间，t为慢时间，表示场景方位向信息，与位于(xi,yj)处的目标在场景角度位置相关，w(·)为天线方位图调制，fc为载频，N为噪声干扰。3.如权利要求2所述的实现目标轮廓重构的雷达前视成像方法，其特征在于，所述步骤2包括以下流程：根据距离向参考时间τref和调频斜率kr构造距离向脉冲压缩函数2CN109001700A权利要求书2/3页将Sref与回波数据g1(τ,t)进行最大自相关运算，使回波信号g1(τ,t)在距离向的脉冲压缩，脉冲压缩后的信号为其中，B为发射信号的带宽；对g2(τ,t)进行尺度变换，以消除时间变量对载机平台和目标的瞬时斜距之间的影响，得到数据平面内，消除距离走动后的回波信号4.如权利要求3所述的实现目标轮廓重构的雷达前视成像方法，其特征在于，所述步骤3包括以下流程：将g3(τ,t)构建为天线方向图和目标散射系数的卷积形式g＝Hf+N其中，g3(τt,)与目标散射系数矩阵被列向量化处理，g＝[g3(τ1,t1)…g3(τ1,tm)…Hg3(τn,t1)…g3(τn,tm)]nm×1，H为天线方向图矩阵，其构造方式与列向量化后的g3(τ,t)与目标散射系数相对应，为5.如权利要求4所述的实现目标轮廓重构的雷达前视成像方法，其特征在于，所述步骤4包括以下流程：标准的正则化目标函数为其中，为保真度项，为正则化项，Γ(·)为正则化算子，λ为正则化参数，将全面差函数作为正则项，选取p＝2,q＝1，建立以梯度为约束的目标函数其中，Dx为水平离散导数算子，Dy为垂直离散导数算子。根据向量化的回波和目标散射系数，将Dx和Dy构造为3CN109001700A权利要求书3/3页求解等式的最小值，得到带有清晰轮廓的雷达前视成像结果，构造矩阵22-1/2其中，Ω＝diag(((Dxf)+(Dyf)))，基于构造的矩阵，将等式转化为6.如权利要求5所述的实现目标轮廓重构的雷达前视成像方法，其特征在于，所述步骤5包括以下流程：采用迭代过程，