一种机载雷达斜前视超分辨成像方法.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CN111060909A(43)申请公布日2020.04.24(21)申请号201911407316.1(22)申请日2019.12.31(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)发明人张永超张寅罗嘉伟李杰毛德庆黄钰林杨建宇(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.G01S13/89(2006.01)G01S13/933(2020.01)G01S13/935(2020.01)G01S7/41(2006.01)权利要求书3页说明书10页附图4页(54)发明名称一种机载雷达斜前视超分辨成像方法(57)摘要本发明公开了一种机载雷达斜前视超分辨成像方法，应用于雷达成像领域，为解决传统斜前视多普勒锐化方法分辨率低的问题，本发明通过建立斜前视矢量卷类积精确回波模型，突破斜前视角分辨率提升机理性瓶颈；然后对雷达回波进行频域非线性投影去空变处理，去除大幅宽成像模式下的距离-多普勒强耦合关系；最后，通过类卷积归并反演方法，实现大斜前视区域目标散射系数的高效率超分辨重建。与传统DBS方法相比，本发明不仅分辨率更高，而且可以显著降低大幅宽成像模式下的计算复杂度，适用于工程实现。CN111060909ACN111060909A权利要求书1/3页1.一种机载雷达斜前视超分辨成像方法，其特征在于，包括：S1、对机载雷达斜前视回波进行精准表征，具体为：距离向点数为M，方位向点数为N的回波矩阵表示为Y＝(y1,y2,…,yM)，ym为第m个距离单元的方位回波，m＝1,2,3,…,M，令第m个距离单元的离散回波矩阵为ym，目标散射系数向量为σ，加性高斯噪声为e，则ym表示为ym＝Aσ+e其中，A为类卷积矩阵，A表达式为：A＝H⊙D其中，H表示天线方向图矩阵，D表示多普勒相位矩阵；S2、对回波矩阵Y进行统一归并超分辨处理。2.根据权利要求1所述的一种机载雷达斜前视超分辨成像方法，其特征在于，ym通过以下过程得到：A1、初始化参数，具体为：机载平台高度为H，以速度V沿Y轴方向运动，设地面目标P(x,y)，飞机与目标初始距离为R0，初始位置的天线波束方位角为θ0，俯仰角为空间角为α0，由空间几何关系可得：天线波束以角速度ω对探测区域进行扫描，初始时刻，机载平台与目标的瞬时距离为：其中，t为方位向时间变量；A2、设雷达系统发射线性调频LFM信号，将回波进行距离向时频变换，再在距离频域乘2以脉冲压缩匹配函数H(f)＝exp{jπf/Kr}和距离走动校正因子φRCM＝exp(-j4πvcosαt/λ)，再反变换到距离时域；其中，f为距离频率变量，Kr为发射信号调频斜率，α为不同方位向的空间角度，λ为发射信号波长；A3、设斜前视成像区域为Ω，经过脉冲压缩和距离走动校正后，回波的距离方位时域表示为：其中，τ为距离向时间变量，σ为目标散射系数，c为光速，f(t)为天线方向图调制函数，B表示LFM信号的带宽，λ表示发射信号的波长；A4、设回波在距离向采样M点，在方位向采样N点，令第m个距离单元的离散回波矩阵为ym，目标散射系数向量为σ，加性高斯噪声为e，则离散回波矩阵ym表示为ym＝Aσ+e其中，A为类卷积矩阵。3.根据权利要求2所述的一种机载雷达斜前视超分辨成像方法，其特征在于，根据下式判断是否需要进行频域投影去空变，在方位角θ1时，cosθ1最大；2CN111060909A权利要求书2/3页令fs为方位向采样频率，N为方位向采样点数，当max|Δf|小于方位向FFT单位频点间隔fs/N时，则不进行频域投影去空变，反之则需要进行频域投影去空变；其中，fM表示同一方位向上最远距离单元俯仰角为的多普勒频率，f1表示同一方位向上最近距离单元的俯仰角为的多普勒频率，θ表示方位角，θ＝(θ1,θ2,θ3,…θN)，θ＞0，v为机载平台的速度，λ为发射信号波长。4.根据权利要求3所述的一种机载雷达斜前视超分辨成像方法，其特征在于，当需要进行频域投影去空变时，执行以下过程：B1、取基准频率为：B2、得到基准频率后，求出回波在距离-方位时域上每个点的频率补偿量矩阵：其中，距离向变量i＝1,2,3,4,…,M，方位向变量j＝1,2,3,4,…,N，fB(j)为不同方位向的基准频率；B3、将C0(i,j)矩阵中的每一频率转化为FFT后频点的补偿值，得到C1(i,j)＝mod[C0(i,j),PRF]/PRF*NB4、求得距离-方位时域每个点对应距离-方位频域相应的点的FFT频点位置B5、对于第i个距离单元，求得校正后的成像范围内的频谱区间为其中，k＝1,2,3,4,…,K，K校正后的成像范围内的频谱区间点数，mod(a,b)为