一种实现前视雷达高分辨成像的方法.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CN106680817A(43)申请公布日2017.05.17(21)申请号201611215109.2(22)申请日2016.12.26(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)发明人张寅吴阳毛德庆李昌林徐帆云张永超黄钰林杨建宇(74)专利代理机构成都宏顺专利代理事务所(普通合伙)51227代理人周永宏王伟(51)Int.Cl.G01S13/89(2006.01)G01S13/90(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图4页(54)发明名称一种实现前视雷达高分辨成像的方法(57)摘要本发明公开一种实现前视雷达高分辨成像的方法，采用最小二乘求解天线方向图矩阵非方阵问题，并利用截断奇异值分解方法抑制噪声放大，求得目标散射函数估计量，实现前视扫描雷达方位向高分辨成像；本申请考虑到传统的tsvd处理是按方阵奇异值分解然后求逆，但当边缘有目标时，则有可能存在丢失信息的问题，采用最小二乘，不必对原始矩阵进行处理，通过二范数最小求出误差最小解，而且求逆项为方阵可以用奇异值分解降噪求逆，本申请的方法解决了天线方向图矩阵非方阵问题，并保留边缘信息，求得目标散射函数估计量；并分析求解估计量的过程中存在的噪声放大问题，采用截断奇异值分解方法抑制噪声放大，从而实现前视扫描雷达方位向高分辨成像。CN106680817ACN106680817A权利要求书1/3页1.一种实现前视雷达高分辨成像的方法，其特征在于，采用最小二乘求解天线方向图矩阵非方阵问题，并利用截断奇异值分解方法抑制噪声放大，从而求得目标散射函数估计量，实现前视扫描雷达方位向高分辨成像。2.根据权利要求1所述的一种实现前视雷达高分辨成像的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1、根据前视扫描雷达与目标的相对运动关系建立前视扫描雷达的几何模型，得到回波信号；S2、根据构造的脉冲压缩参考信号，对步骤S1得到的回波信号进行距离向脉冲压缩；S3、对步骤S2得到的回波信号，进行距离走动校正；S4、根据步骤S3得到的回波信号，构建方位向回波信号；S5、采用最小二乘方法求解步骤S4构建的方位向回波信号，实现前视扫描雷达方位向高分辨成像。3.根据权利要求2所述的一种实现前视雷达高分辨成像的方法，其特征在于，步骤S1所述回波信号表达式为：其中，Z表示目标区域，Σ表示求和运算；f(x,y)为位于场景(x,y)处的目标散射系数；ωa为慢时间域的窗函数，表示天线方向图函数在方位向的调制；η为天线方位角时刻变量；为天线方位角初始时刻；fc为发射信号载频；c为电磁波的传播速率；R(x,y,t)表示平台运动t时刻后，机载平台与成像场景中位于(x,y)的目标的距离历史；Tb是目标在3dB天线波束宽度的驻留时间；N2(τ,η)为噪声的离散表示；τ是快时间。4.根据权利要求3所述的一种实现前视雷达高分辨成像的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：S21、构造脉冲压缩参考信号Sr：其中，rect(·)表示矩形信号，τr为距离向参考时间，k′为线性调频斜率，Tp为脉冲时间宽度；S22、将脉冲压缩参考信号进行傅里叶转换，然后在频域中与回波信号s2(τ,η)进行运算，再将结果转化为时域信号，得到脉冲压缩后的结果s3(τ,η)表达式为：其中，N3(τ,η)为脉冲压缩后系统的噪声，B为发射信号的信号带宽。2CN106680817A权利要求书2/3页5.根据权利要求4所述的一种实现前视雷达高分辨成像的方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下分步骤：S31、将距离历史在t＝0处进行泰勒级数展开，得到结果为：其中，V为机载平台的运动速度，θ为波束俯仰角，为目标方位角，R0为目标相对于平台的初始距离；S32、对s3(τ,η)进行尺度变换，得到距离走动校正后的回波信号s4(τ,η)表达式为：其中，N4(τ,η)为进行距离走动校正处理后的系统中的噪声。6.根据权利要求5所述的一种实现前视雷达高分辨成像的方法，其特征在于，步骤S4所述构建方位向回波信号，具体为：将方位向信号构建为目标散射函数与天线方向图的矩阵运算形式；回波信号表示为矩阵运算形式s＝Hf+n；其中，H为天线方向图构造的运算矩阵，且T表示矩阵的转置；s是NRNA×1维矩阵，是将回波信号距离向在方位向重新排列；f是目标散射系数距离向在方位向重新排列；n为对应的噪声矩阵；为天线方向图构成的矩阵；H为构成的NRNA×NRK维矩阵。7.根据权利要求6所述的一种实现前视雷达高分辨成像的方法，其特征在于，所述步骤S5包括以下分步骤：S51、通过最小二乘理论，得到目标散射函数矩阵的估计量为：其中，(·)-1表示求逆运算；S52、将估计量中HHT进行奇异值分解得到：T其中，T表