一種利用稀疏統(tǒng)計(jì)特性的機(jī)載雷達(dá)前視超分辨成像方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于機(jī)載雷達(dá)前視超分辨成像【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種利用稀疏統(tǒng)計(jì)特性的機(jī)載雷達(dá)前視超分辨成像方法。該利用稀疏統(tǒng)計(jì)特性的機(jī)載雷達(dá)前視超分辨成像方法包括以下步驟：得出距離徙動(dòng)校正后數(shù)據(jù)s天線方向圖矩陣H；機(jī)載雷達(dá)有M個(gè)距離單元；在距離徙動(dòng)校正后數(shù)據(jù)s中，與第i距離單元對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)為si，i取1至M；則將si轉(zhuǎn)化為如下形式：si=H·σi+n，其中，σi表示與待求的第i距離單元對(duì)應(yīng)的前視場(chǎng)景目標(biāo)散射系數(shù)，n為設(shè)定的噪聲；依據(jù)貝葉斯準(zhǔn)則和目標(biāo)場(chǎng)景的空域稀疏特性，并根據(jù)共軛梯度法得出σ1至σM，完成機(jī)載雷達(dá)在前視場(chǎng)景下的超分辨成像過程。
【專利說明】一種利用稀疏統(tǒng)計(jì)特性的機(jī)載雷達(dá)前視超分辨成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)載雷達(dá)前視超分辨成像【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種利用稀疏統(tǒng)計(jì)特性的機(jī)載雷達(dá)前視超分辨成像方法，可用于飛機(jī)的對(duì)地偵察攻擊、飛機(jī)的自主導(dǎo)航、海洋搜索以及導(dǎo)彈的末端匹配制導(dǎo)。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)載雷達(dá)通過發(fā)射大的時(shí)寬帶寬積信號(hào)來提高距離向分辨率，利用載機(jī)平臺(tái)與地面目標(biāo)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而引起的多普勒頻移來提高方位向分辨率，如合成孔徑雷達(dá)(SAR)和多普勒波束銳化(DBS)等。當(dāng)機(jī)載雷達(dá)工作在前視條件下,載機(jī)航跡方向與天線波束指向重合，回波信號(hào)的多普勒帶寬為零，方位分辨率會(huì)急劇下降，因此無法正確成像，形成前視盲區(qū)?，F(xiàn)有的SAR成像及DBS成像主要是在側(cè)視和斜視條件下，應(yīng)用具有一定的局限。
[0003]機(jī)載雷達(dá)前視成像的研究最早開始于20世紀(jì)90年代，當(dāng)時(shí)只有歐美國家的一些公開文獻(xiàn)作了零星的報(bào)道。目前為止，針對(duì)前視成像問題，主要的解決方案有:雙基地SAR前視成像方法、單脈沖前視成像方法以及實(shí)孔徑前視成像方法等。
[0004]雙基SAR技術(shù)將發(fā)射機(jī)與接收機(jī)分別放在不同的載體運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上來，利用發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的不同空間位置和運(yùn)動(dòng)速速進(jìn)行成像處理。但雙基SAR的空間幾何關(guān)系復(fù)雜，對(duì)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的飛行軌跡有嚴(yán)格要求，同時(shí)面臨收發(fā)系統(tǒng)的同步問題，因此限制了雙基SAR在實(shí)際中的應(yīng)用。單脈沖技術(shù)是將脈沖壓縮和測(cè)角技術(shù)結(jié)合在一起的成像體制，該算法利用單脈沖測(cè)角技術(shù)求出各個(gè)散射點(diǎn)偏離主波束中心的角度，從而進(jìn)行成像。由于單脈沖技術(shù)至少需要和差兩個(gè)通道的信息以對(duì)對(duì)前視狀態(tài)下的每個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)角，因此計(jì)算量很大，并且單脈沖技術(shù)在波束內(nèi)存在多個(gè)目標(biāo)時(shí)性能急劇下降甚至無法分辨目標(biāo)的準(zhǔn)確位置。實(shí)孔徑成像方法是基于解卷積理論，通過解卷積操作來獲得目標(biāo)方位的準(zhǔn)確信息。但由于天線方向圖的低通特性，丟失了原始場(chǎng)景在截止頻率以外的高頻細(xì)節(jié)信息，并且面臨解卷積后的信噪比比損失問題，而且需要大量的解卷積運(yùn)算，工程應(yīng)用比較復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提出一種利用稀疏統(tǒng)計(jì)特性的機(jī)載雷達(dá)前視超分辨成像方法。為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0006]一種利用稀疏統(tǒng)計(jì)特性的機(jī)載雷達(dá)前視超分辨成像方法包括以下步驟:
[0007]S1:機(jī)載雷達(dá)接收原始回波信號(hào)，對(duì)原始回波信號(hào)依次進(jìn)行距離向脈沖壓縮和距離徙動(dòng)校正，得到距離徙動(dòng)校正后數(shù)據(jù)s ;根據(jù)實(shí)測(cè)的天線方向圖構(gòu)建天線方向圖向量，通過對(duì)天線方向圖向量進(jìn)行循環(huán)移位，得到天線方向圖矩陣H ；
[0008]S2:機(jī)載雷達(dá)有M個(gè)距離單元；在距離徙動(dòng)校正后數(shù)據(jù)s中，與第i距離單元對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)為Si，i取I至M ;則將Si轉(zhuǎn)化為如下形式:
[0009]Si=H.ο i+n
[0010]其中，σ i表示與待求的第i距離單元對(duì)應(yīng)的前視場(chǎng)景目標(biāo)散射系數(shù)，η為設(shè)定的噪聲；
[0011]S3:依據(jù)貝葉斯準(zhǔn)則和目標(biāo)場(chǎng)景的空域稀疏特性，將σ i的求解問題轉(zhuǎn)化為以下優(yōu)化模型:
【權(quán)利要求】
1.一種利用稀疏統(tǒng)計(jì)特性的機(jī)載雷達(dá)前視超分辨成像方法，其特征在于，包括以下步驟: S1:機(jī)載雷達(dá)接收原始回波信號(hào)，對(duì)原始回波信號(hào)依次進(jìn)行距離向脈沖壓縮和距離徙動(dòng)校正，得到距離徙動(dòng)校正后數(shù)據(jù)S ;根據(jù)實(shí)測(cè)的天線方向圖構(gòu)建天線方向圖向量，通過對(duì)天線方向圖向量進(jìn)行循環(huán)移位，得到天線方向圖矩陣H ； 52:機(jī)載雷達(dá)有M個(gè)距離單元；在距離徙動(dòng)校正后數(shù)據(jù)s中，與第i距離單元對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)為Si，i取I至M ;則將Si轉(zhuǎn)化為如下形式:
Si=H.ο j+η 其中，σ i表示與待求的第i距離單元對(duì)應(yīng)的前視場(chǎng)景目標(biāo)散射系數(shù)，η為設(shè)定的噪聲； 53:依據(jù)貝葉斯準(zhǔn)則和目標(biāo)場(chǎng)景的空域稀疏特性，將σ ^勺求解問題轉(zhuǎn)化為以下優(yōu)化模型:
2.如權(quán)利要求1所述的一種利用稀疏統(tǒng)計(jì)特性的機(jī)載雷達(dá)前視超分辨成像方法，其特征在于，在步驟SI中，在原始回波信號(hào)進(jìn)行距離向脈沖壓縮之后，得到脈壓后數(shù)據(jù)；對(duì)脈壓后的數(shù)據(jù)在距離頻域內(nèi)乘以距離徙動(dòng)校正因子，完成距離徙動(dòng)校正過程，所述距離徙動(dòng)校正因子為:
3.如權(quán)利要求1所述的一種利用稀疏統(tǒng)計(jì)特性的機(jī)載雷達(dá)前視超分辨成像方法，其特征在于，在步驟SI中，根據(jù)實(shí)測(cè)的天線方向圖構(gòu)建天線方向圖向量tv則天線方向圖矩陣H為:
H- [h-Na/2) h-Na/2+l ) h0,...，hNa/2] 其中，hk表示對(duì)Iitl進(jìn)行循環(huán)移位，k取-Na/2至Na/2且k古0，Na為機(jī)載雷達(dá)方位向的銳化比；k的正負(fù)用于表示Iitl的兩個(gè)相反的移位方向。
4.如權(quán)利要求1所述的一種利用稀疏統(tǒng)計(jì)特性的機(jī)載雷達(dá)前視超分辨成像方法，其特征在于，所述步驟S4具體包括以下步驟:對(duì)于步驟S3中的等式
【文檔編號(hào)】G01S7/41GK103885058SQ201410067314
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】李明, 陳洪猛, 吳艷, 張鵬, 盧云龍, 賈璐, 張曉偉, 劉高峰 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)