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一種利用稀疏統(tǒng)計特性的機載雷達前視超分辨成像方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于機載雷達前視超分辨成像【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種利用稀疏統(tǒng)計特性的機載雷達前視超分辨成像方法。該利用稀疏統(tǒng)計特性的機載雷達前視超分辨成像方法包括以下步驟：得出距離徙動校正后數(shù)據(jù)s天線方向圖矩陣H；機載雷達有M個距離單元；在距離徙動校正后數(shù)據(jù)s中，與第i距離單元對應(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距離單元對應(yīng)的前視場景目標散射系數(shù)，n為設(shè)定的噪聲；依據(jù)貝葉斯準則和目標場景的空域稀疏特性，并根據(jù)共軛梯度法得出σ1至σM，完成機載雷達在前視場景下的超分辨成像過程。
【專利說明】一種利用稀疏統(tǒng)計特性的機載雷達前視超分辨成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機載雷達前視超分辨成像【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種利用稀疏統(tǒng)計特性的機載雷達前視超分辨成像方法，可用于飛機的對地偵察攻擊、飛機的自主導(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]機載雷達通過發(fā)射大的時寬帶寬積信號來提高距離向分辨率，利用載機平臺與地面目標的相對運動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(SAR)和多普勒波束銳化(DBS)等。當機載雷達工作在前視條件下,載機航跡方向與天線波束指向重合，回波信號的多普勒帶寬為零，方位分辨率會急劇下降，因此無法正確成像，形成前視盲區(qū)。現(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]機載雷達前視成像的研究最早開始于20世紀90年代，當時只有歐美國家的一些公開文獻作了零星的報道。目前為止，針對前視成像問題，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孔徑前視成像方法等。
[0004]雙基SAR技術(shù)將發(fā)射機與接收機分別放在不同的載體運動平臺上來，利用發(fā)射機和接收機的不同空間位置和運動速速進行成像處理。但雙基SAR的空間幾何關(guān)系復(fù)雜，對發(fā)射機和接收機的飛行軌跡有嚴格要求，同時面臨收發(fā)系統(tǒng)的同步問題，因此限制了雙基SAR在實際中的應(yīng)用。單脈沖技術(shù)是將脈沖壓縮和測角技術(shù)結(jié)合在一起的成像體制，該算法利用單脈沖測角技術(shù)求出各個散射點偏離主波束中心的角度，從而進行成像。由于單脈沖技術(shù)至少需要和差兩個通道的信息以對對前視狀態(tài)下的每個點進行測角，因此計算量很大，并且單脈沖技術(shù)在波束內(nèi)存在多個目標時性能急劇下降甚至無法分辨目標的準確位置。實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方位的準確信息。但由于天線方向圖的低通特性，丟失了原始場景在截止頻率以外的高頻細節(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)計特性的機載雷達前視超分辨成像方法。為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。
[0006]一種利用稀疏統(tǒng)計特性的機載雷達前視超分辨成像方法包括以下步驟:
[0007]S1:機載雷達接收原始回波信號，對原始回波信號依次進行距離向脈沖壓縮和距離徙動校正，得到距離徙動校正后數(shù)據(jù)s ;根據(jù)實測的天線方向圖構(gòu)建天線方向圖向量，通過對天線方向圖向量進行循環(huán)移位，得到天線方向圖矩陣H ；
[0008]S2:機載雷達有M個距離單元；在距離徙動校正后數(shù)據(jù)s中，與第i距離單元對應(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距離單元對應(yīng)的前視場景目標散射系數(shù)，η為設(shè)定的噪聲；
[0011]S3:依據(jù)貝葉斯準則和目標場景的空域稀疏特性，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)計特性的機載雷達前視超分辨成像方法，其特征在于，包括以下步驟: S1:機載雷達接收原始回波信號，對原始回波信號依次進行距離向脈沖壓縮和距離徙動校正，得到距離徙動校正后數(shù)據(jù)S ;根據(jù)實測的天線方向圖構(gòu)建天線方向圖向量，通過對天線方向圖向量進行循環(huán)移位，得到天線方向圖矩陣H ； 52:機載雷達有M個距離單元；在距離徙動校正后數(shù)據(jù)s中，與第i距離單元對應(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距離單元對應(yīng)的前視場景目標散射系數(shù)，η為設(shè)定的噪聲； 53:依據(jù)貝葉斯準則和目標場景的空域稀疏特性，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)計特性的機載雷達前視超分辨成像方法，其特征在于，在步驟SI中，在原始回波信號進行距離向脈沖壓縮之后，得到脈壓后數(shù)據(jù)；對脈壓后的數(shù)據(jù)在距離頻域內(nèi)乘以距離徙動校正因子，完成距離徙動校正過程，所述距離徙動校正因子為:
3.如權(quán)利要求1所述的一種利用稀疏統(tǒng)計特性的機載雷達前視超分辨成像方法，其特征在于，在步驟SI中，根據(jù)實測的天線方向圖構(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Iitl進行循環(huán)移位，k取-Na/2至Na/2且k古0，Na為機載雷達方位向的銳化比；k的正負用于表示Iitl的兩個相反的移位方向。
4.如權(quán)利要求1所述的一種利用稀疏統(tǒng)計特性的機載雷達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:對于步驟S3中的等式
【文檔編號】G01S7/41GK103885058SQ201410067314
【公開日】2014年6月25日 申請日期: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 申請人:西安電子科技大學(xué)