基于反卷積的雷達(dá)角超分辨成像方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于反卷積的雷達(dá)角超分辨成像方法，將雷達(dá)角超分辨成像轉(zhuǎn)化成一個(gè)復(fù)數(shù)域上的卷積反演問(wèn)題，并通過(guò)添加約束條件改變卷積反演問(wèn)題固有的病態(tài)性；同時(shí)，將卷積反演問(wèn)題轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的復(fù)數(shù)域上約束目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題；再使用實(shí)數(shù)域上的向量表示復(fù)變量，將復(fù)數(shù)域上的約束目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)解問(wèn)題轉(zhuǎn)化成實(shí)數(shù)域上無(wú)約束目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)解的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題；最后，使用Lagrange乘子法實(shí)現(xiàn)實(shí)數(shù)域上無(wú)約束目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)解，實(shí)現(xiàn)掃描雷達(dá)角超分辨成像。本發(fā)明的方法能夠突破天線(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)對(duì)雷達(dá)圖像分辨率的限制，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)角超分辨成像；成像結(jié)果在保持目標(biāo)幅度、數(shù)目、位置信息上具有良好的效果。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于反卷積的雷達(dá)角超分辨成像方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于雷達(dá)信號(hào)處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于反卷積的雷達(dá)角超分辨成 像方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 雷達(dá)作為微波成像領(lǐng)域中的重要工具，具有全天時(shí)，全天候工作能力，已被廣泛應(yīng) 用于海洋搜救、地形測(cè)繪、地質(zhì)災(zāi)害救援等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的合成孔徑雷達(dá)（SAR)能夠?qū)崿F(xiàn)側(cè) 視及斜前視區(qū)域二維高分辨的成像，但是無(wú)法實(shí)現(xiàn)雷達(dá)平臺(tái)正前視區(qū)域成像。這是因?yàn)檎?前視區(qū)域的等距離線(xiàn)和等多普勒線(xiàn)平行。為了實(shí)現(xiàn)雷達(dá)前視區(qū)域成像，可使用雷達(dá)前視波 束掃描的方式。掃描雷達(dá)是指雷達(dá)波束在方位上均勻或非均勻掃描被探測(cè)區(qū)域，通過(guò)雷達(dá) 天線(xiàn)波束掠過(guò)場(chǎng)景中目標(biāo)的時(shí)間先后關(guān)系，對(duì)回波信號(hào)的處理，獲取目標(biāo)在前視方位向上 的散射信息，最終達(dá)到對(duì)被探測(cè)區(qū)域的超分辨成像。本發(fā)明提出采用方位向?qū)嵅ㄊ鴴呙璧?方式實(shí)現(xiàn)前視區(qū)域方位向高分辨。雷達(dá)成像的本質(zhì)是利用觀測(cè)到的場(chǎng)景散射信息結(jié)合信號(hào) 處理的方法提高雷達(dá)的分辨率，使得分辨單元的尺寸小于被成像的目標(biāo)尺寸，最終得到目 標(biāo)的細(xì)節(jié)信息。本發(fā)明中提出的方位向信號(hào)處理方法正是基于這種思想，通過(guò)前視方位向 回波信號(hào)的卷積反演實(shí)現(xiàn)雷達(dá)前視區(qū)域角超分辨；在處理距離向回波信號(hào)時(shí)與傳統(tǒng)的SAR 相同，采用脈沖壓縮的方式實(shí)現(xiàn)距離向高分辨成像。在文獻(xiàn)：Gambardella, Attilio, and Maurizio Migliaccio. 〃0n the superresolution of microwave scanning radiometer measurements.''Geoscience and Remote Sensing Letters, IEEE5. 4(2008) :796-800. 和 Migliaccio, Maurizio, and Attilio Gambardella.''Microwave radiometer spatial resolution enhancement."Geoscience and Remote Sensing, IEEE Transactions on43. 5(2005) :1159-1169.中提出回波信號(hào)可等價(jià)為發(fā)射信號(hào)與場(chǎng)景中目標(biāo)散射系數(shù) 的卷積結(jié)果。因此，卷積反演的方式可實(shí)現(xiàn)雷達(dá)角超分辨。然而，卷積反演問(wèn)題本身 具有的不適定性，使得該問(wèn)題的求解具有一定的難度。在文獻(xiàn)：Richardson, William Hadley. 〃Bayesian-based iterative method of image restoration. 〃J0SA62. 1 (1972) :55-59.和 Lucy, L. B. 〃An iterative technique for the rectification of observed distributions. 〃The astronomical journal79(1974) :745.中提出基于貝葉斯理論下的 卷積反演方法，并被廣泛應(yīng)用于光學(xué)圖像的超分辨。由于光學(xué)成像中無(wú)需考慮信號(hào)的相位 信息，如果將光學(xué)中卷積反演的方法直接應(yīng)用到微波成像中，將無(wú)法使用微波成像中信號(hào) 的相位信息會(huì)造成角分辨率低，目標(biāo)幅度信息失真、位置偏移，虛假目標(biāo)的出現(xiàn)等現(xiàn)象。這 些現(xiàn)象都會(huì)影響著雷達(dá)成像技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是針對(duì)【背景技術(shù)】存在的缺陷，提出了一種基于反卷積的雷達(dá)角超分 辨成像方法。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種基于反卷積的雷達(dá)角超分辨成像方法，具體包括以下 步驟：
[0005] 步驟一：雷達(dá)回波建模，
[0006] 雷達(dá)進(jìn)行前視掃描時(shí)，雷達(dá)平臺(tái)沿X軸正方向運(yùn)動(dòng)速度記為V，雷達(dá)平臺(tái)高度記為 H，雷達(dá)天線(xiàn)沿Y軸方向掃描角速度記為ω，雷達(dá)天線(xiàn)波束俯仰角記為Θ，發(fā)射信號(hào)載頻記 為f。，雷達(dá)平臺(tái)初始位置記為（〇,〇，Η)，脈沖重復(fù)時(shí)間記為PRI，場(chǎng)景沿距離向（X軸方向） 采樣點(diǎn)數(shù)記為凡，成像場(chǎng)景回波方位向（Υ軸方向）采樣點(diǎn)數(shù)記為N a，t時(shí)刻雷達(dá)平臺(tái)與場(chǎng) 景中位于（x，y)處目標(biāo)的距離記為R(x，y，t)，為目標(biāo)的方位角；雷達(dá)發(fā)射信號(hào)為：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于反卷積的雷達(dá)角超分辨成像方法，其特征在于，具體包括以下步驟： 步驟一：雷達(dá)回波建模， 雷達(dá)進(jìn)行前視掃描時(shí)，雷達(dá)平臺(tái)沿X軸正方向運(yùn)動(dòng)速度記為V，雷達(dá)平臺(tái)高度記為H，雷 達(dá)天線(xiàn)沿Y軸方向掃描角速度記為ω，雷達(dá)天線(xiàn)波束俯仰角記為Θ，發(fā)射信號(hào)載頻記為f。， 雷達(dá)平臺(tái)初始位置記為（〇,〇，H)，脈沖重復(fù)時(shí)間記為PRI，場(chǎng)景沿距離向（X軸方向）采樣點(diǎn) 數(shù)記為隊(duì)，成像場(chǎng)景回波方位向（Y軸方向）采樣點(diǎn)數(shù)記為N a，t時(shí)刻雷達(dá)平臺(tái)與場(chǎng)景中位 于（x，y)處目標(biāo)的距離記為1?0^，〇，^為目標(biāo)的方位角；雷達(dá)發(fā)射信號(hào)為 ：


【文檔編號(hào)】G01S13/89GK104122549SQ201410348792
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月21日
【發(fā)明者】黃鈺林, 李 杰, 包毅, 鄧敏, 李潔洋, 查月波, 楊建宇 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)