實(shí)波束掃描雷達(dá)超分辨成像方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種實(shí)波束掃描雷達(dá)超分辨成像方法，具體利用回波信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性建立最大似然目標(biāo)函數(shù)，并引入干擾矩陣和功率對(duì)角矩陣，進(jìn)而求出目標(biāo)函數(shù)關(guān)于協(xié)方差矩陣的最大似然解，再利用方位信號(hào)功率和協(xié)方差矩陣的函數(shù)關(guān)系迭代提高協(xié)方差矩陣和方位信號(hào)功率的計(jì)算精度。本發(fā)明的方法較好的解決了掃描成像模式下，因協(xié)方差矩陣存在偏差而導(dǎo)致的角超分辨性能低的問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】實(shí)波束掃描雷達(dá)超分辨成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于雷達(dá)成像【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種適用于實(shí)波束掃描雷達(dá)角超分辨成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002]雷達(dá)成像是一種全天時(shí)、全天候的成像體制，由于不受天氣等因素的影響，因此在海洋及水文觀(guān)測(cè)、環(huán)境及災(zāi)害監(jiān)視以及陸/海追蹤與救援等領(lǐng)域發(fā)揮了不可或缺的作用。
[0003]實(shí)波束掃描雷達(dá)成像是一種常用的雷達(dá)成像模式，通過(guò)天線(xiàn)機(jī)械掃描的方式在一定時(shí)間內(nèi)先后照射特定區(qū)域并獲得區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)位置及散射系數(shù)信息。提高實(shí)波束掃描雷達(dá)角分辨率，有利于改善掃描雷達(dá)探測(cè)區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)偵察、監(jiān)視、定位和識(shí)別能力，對(duì)精確制導(dǎo)、敵我目標(biāo)識(shí)別、目標(biāo)跟蹤及地形回避等軍用和民用領(lǐng)域具有重要的意義。
[0004]但是方位角分辨率通常受天線(xiàn)孔徑尺寸的限制，而傳統(tǒng)的合成孔徑成像技術(shù)不能應(yīng)用于靜止平臺(tái)或前視運(yùn)動(dòng)平臺(tái)中，導(dǎo)致在這些場(chǎng)合中缺少有效的成像方法。因此通過(guò)建立合理的回波模型，并采用相應(yīng)的信號(hào)處理算法，突破天線(xiàn)孔徑的制約，實(shí)現(xiàn)角超分辨成像具有重要的應(yīng)用前景。
[0005]針對(duì)實(shí)波束掃描雷達(dá)角超分辨成像，特別是如何提高方位角分辨率的問(wèn)題，一般采用兩種方法，第一種公開(kāi)于文獻(xiàn):Ly C，Dropkin H, Manitius A Z.Extension of theMUSIC algorithm to mi 11imeter-wave(MMW)real-beam radar scanning antennas[C]AeroSense2002.1nternational Society for Optics and Photonics，2002:96-107，采用SMUISC方法進(jìn)行掃描雷達(dá)角超分辨處理，該技術(shù)基于譜估計(jì)原理，利用信號(hào)空間和噪聲空間的正交特性，構(gòu)造空間譜函數(shù)，通過(guò)對(duì)譜峰的搜索，估計(jì)目標(biāo)角度，但該方法需要大量的掃描次數(shù)實(shí)現(xiàn)自相關(guān)函數(shù)的正確估計(jì)，同時(shí)需要已知目標(biāo)個(gè)數(shù)，否則均會(huì)出現(xiàn)目標(biāo)幅度位置估計(jì)不準(zhǔn)的現(xiàn)象；第一種公開(kāi)于文獻(xiàn)“Daolin Z, YulinH，Jianyu Y.Radar angular superresolution algorithm based on Bayesianapproach [C]Signal Processing (ICSP)，2010IEEElOth International Conferenceon.1EEE, 2010:1894-1897.，該文章在將掃描雷達(dá)成像過(guò)程看作為目標(biāo)與天線(xiàn)方向圖卷積的基礎(chǔ)上，提出一種貝葉斯框架下的反卷積方法，通過(guò)假設(shè)目標(biāo)的先驗(yàn)信息的統(tǒng)計(jì)特性服從均勻分布建立目標(biāo)函數(shù)并進(jìn)行解卷積求解。將該方法應(yīng)用到實(shí)波束雷達(dá)成像中，由于假設(shè)的成像場(chǎng)景目標(biāo)散射分布不合理，使得該方法僅適用于高信噪比下單點(diǎn)目標(biāo)的超分辨成像。當(dāng)場(chǎng)景中存在多個(gè)目標(biāo)，使用該方法得到的處理結(jié)果會(huì)出現(xiàn)目標(biāo)幅度失真、位置偏移等現(xiàn)象，在信噪比較低時(shí)還會(huì)出現(xiàn)噪聲放大和產(chǎn)生虛假目標(biāo)等結(jié)果。這些現(xiàn)象的出現(xiàn)都會(huì)影響目標(biāo)的檢測(cè)、定位和識(shí)別性能，給實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)嚴(yán)重后果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)實(shí)波束掃描雷達(dá)成像過(guò)程中遇到的角分辨率受限問(wèn)題，提出一種實(shí)波束掃描雷達(dá)最大似然迭代角超分辨成像方法，解決現(xiàn)有實(shí)波束角超分辨方法需要大量掃描數(shù)據(jù)或?qū)υ肼暶舾械膯?wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)波束掃描雷達(dá)角超分辨成像。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種實(shí)波束掃描雷達(dá)超分辨成像方法，具體包括如下步驟:
[0008]步驟一:成像系統(tǒng)參數(shù)初始化，
[0009]雷達(dá)平臺(tái)徑向運(yùn)動(dòng)速度,記為u ;運(yùn)動(dòng)平臺(tái)高度，記為H ;雷達(dá)天線(xiàn)掃描速度，記為ω ;雷達(dá)天線(xiàn)波束俯仰角，記為;雷達(dá)平臺(tái)初始位直，記為(0，0，H)，脈沖重復(fù)時(shí)間，記為PRI ;回波信號(hào)方位向采樣點(diǎn)數(shù)，記為N ;回波信號(hào)距離向回波采樣點(diǎn)數(shù)，記為隊(duì)；初始時(shí)刻天線(xiàn)與場(chǎng)景中目標(biāo)的斜距，記為Rtl;目標(biāo)相對(duì)平臺(tái)的方位角，記為Θ ;由于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)掃描成像過(guò)程中平臺(tái)高度不發(fā)生變化，因此在分析運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致平臺(tái)與目標(biāo)間相對(duì)距離變化時(shí)可忽略高度的影響，則t時(shí)刻時(shí)，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與場(chǎng)景中目標(biāo)距離，記為R(x，y，t)；
【權(quán)利要求】
1.一種實(shí)波束掃描雷達(dá)超分辨成像方法，具體包括如下步驟: 步驟一:成像系統(tǒng)參數(shù)初始化， 雷達(dá)平臺(tái)徑向運(yùn)動(dòng)速度，記為U ;運(yùn)動(dòng)平臺(tái)高度，記為H;雷達(dá)天線(xiàn)掃描速度，記為ω ；雷達(dá)天線(xiàn)波束俯仰角，記為P;雷達(dá)平臺(tái)初始位置，記為(O，O，H)，脈沖重復(fù)時(shí)間，記為PRI ；回波信號(hào)方位向采樣點(diǎn)數(shù)，記為N ;回波信號(hào)距離向回波采樣點(diǎn)數(shù)，記為隊(duì)；初始時(shí)刻天線(xiàn)與場(chǎng)景中目標(biāo)的斜距，記為Rtl;目標(biāo)相對(duì)平臺(tái)的方位角，記為Θ ;t時(shí)刻時(shí)，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與場(chǎng)景中目標(biāo)距離，記為
【文檔編號(hào)】G01S13/89GK103869311SQ201410100657
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】張寅 , 黃鈺林, 楊建宇, 鄧敏, 張永超, 武俊杰, 查月波, 李文超 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)