[发明专利]一种前视扫描雷达成像方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，特别涉及前视扫描雷达（Forward-Looking ScanningRadar）技术中的成像方法。

背景技术

微波成像技术作为一种主动的航空、航天遥感手段具有全天时、全天候工作的特点，在地质测绘、灾害监测、军事侦察等领域有着广泛的应用，目前已成为高分辨率对地观测和全球资源管理最重要手段之一。但是由于本身工作体制的限制，现有的合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）并不能实现前视区域方位向高分辨成像，从而使SAR在飞行器前视对地、自主着陆、物资空投、导弹末制导等方面不能充分的发挥作用。

前视扫描雷达是一种基于不适定性问题正则化理论的雷达前视成像技术，克服了SAR存在前视盲区的问题。在雷达平台运动过程中，天线对前视成像区域进行扫描，通过发射大带宽信号形成距离向高分辨，将经过运动补偿后的方位向回波序列建模为地面散射点与天线方向图的卷积模型，最后利用不适定性问题正则化方法估计出场景信息，完成前视区域方位向高分辨成像。

随着成像场景方位角增大，回波多普勒相干性增强，导致方位角较大区域回波数据的卷积模型被影响，限制了前视扫描雷达成像场景范围。在文献“Richards M.,Morris C.,HayesM.,Iterative enhancement of noncoherent radar data,IEEE International Conference on AcousticsSpeech and Signal Processing,1929-1932,1986”中指出，前视扫描雷达对方位角较大区域成像时，不适定性问题正则化方法对多普勒效应较敏感，会影响算法性能，文献没有提出扩大成像场景范围的方法。在大场景范围内实现雷达前视成像，可以让飞行器在战场侦察监视、物资空投和地震灾害救援等方面发挥更好的性能。在文献“Malenke T.,Oelgart T.,RieckW.,W-band-radar system in a dual-mode seeker for autonomous target detection,EuropeanConference on Synthetic Aperture Radar,2002”中，提出使用多普勒波束锐化（DBS,DopplerBeam Sharpening）技术增大前视成像场景范围,前视区域多普勒变化缓慢，采用DBS并不能得到较好的前视成像结果，在正前视超分辨处理区域和DBS有效处理区域之间，成像结果精度仍然很差。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的方法在前视扫描雷达成像处理时存在的上述缺陷，提出了一种前视扫描雷达成像方法。

为了方便描述本发明的内容，首先对以下术语进行解释：

术语1：前视扫描雷达

前视扫描雷达是指在雷达平台运动过程中，利用天线对前视成像区域进行扫描，对回波数据进行信号处理从而实现成像的一种传感器系统。雷达系统信号模型参见文献“LiD.Y.,Huang Y.L,Yang J.Y,Motion platform forward-looking real-beam radar echo modeling,IEEECIE International Conference on Radar,1370-1373,2011”。

术语2：前视成像方位角

前视成像方位角是指将雷达平台飞行方向定为0°，成像目标与飞行器连线偏离飞行方向的角度，飞行方向左侧方位角为负，右侧方位角为正。

术语3：雷达角超分辨算法（Radar angle superresolution algorithm）

雷达角超分辨算法是一种基于不适定性问题正则化理论的雷达成像算法。前视扫描雷达方位向回波序列可以建模为原始场景和雷达天线方向图函数的卷积模型，通过不适定性问题正则化方法可以估计出原始场景。这种方法突破实孔径方位分辨率的限制，实现了雷达角超分辨。

术语4：后向投影算法（Back Projection，BP）