[发明专利]基于广义高斯约束的最大后验估计角超分辨成像方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达成像技术领域，特别适用于实波束扫描雷达方位向角超分辨方法。

背景技术

雷达全天时、全天候的工作特性使雷达广泛应用于民用领域。雷达前视高分辨成像要求距离向和方位向同时具有高分辨率，实现雷达平台前视区域高分辨成像，可以使其在对地搜索、环境监控、远距离侦察等领域发挥巨大的作用。

实波束扫描雷达一种常用的雷达工作模式，通过实孔径天线机械扫描的方式，先后照射成像区域并获得目标散射系数信息。要获得距离向的高分辨率可以通过发射线性调频信号，并通过距离向脉冲压缩技术达到，但方位向的分辨率其中λ是雷达波长，D表示天线孔径尺寸。从分辨率表达式可以看出，方位向的分辨率受到天线孔径尺寸的制约，由于实际应用的限制，不能依靠无限制增大天线孔径来提高方位向分辨率，采用信号处理的方式，实现雷达角超分辨成像显得更加有效。

文献“S.M.Sherman and D.K.Barton,Monopulse principles and techniques.Artech House，2011”提出利用单脉冲技术的方法，能够对单目标实现方位向高分辨率，但是该方法不能区分在同一波瓣内的多目标。Prez-Martnez etal在文献“F.Prez-Martnez,J.Garcia-Fominaya,and J.Calvo-Gallego,A shift-and-convolution technique for high-resolution radar images.Sensors Journal,IEEE,vol.5,no.5,pp.1090–1098,2005.”中提出移位卷积技术来实现实波束雷达的高分辨成像，但是这种方法只实现了距离向高分辨，并没有提高方位向分辨率。文献“S.Uttam and N.A.Goodman,Superresolution of coherent sources in real-beam data,Aerospace and Electronic Systems.IEEE Transactions on,vol.46,no.3,pp.1557–1566，2010”和文献“Y.Zhang,Y.Zhang,Y.Huang,J.Yang,Y.Zha,J.Wu,and H.Yang,Ml iterative superresolution approach for real-beam radar.in Radar Conference，2014IEEE.IEEE，2014,pp.1192–1196”中提出用谱估计的方法来实现方位向超分辨成像，但是运动平台如何得到足够的快拍数的问题还没有解决，并且如何提高计算的有效性问题仍然存在。

发明内容

本发明的目的是针对实波束雷达方位分辨率低，以及背景技术中所介绍方法存在的缺陷，提出了一种基于广义高斯约束的最大后验估计角超分辨成像方法。

为了方便本发明的内容，首先对以下术语进行解释。

术语1：雷达角超分辨

雷达角超分辨是指雷达通过信号处理的方法，突破系统本身能够达到分辨的极限，实现方位上的高分辨能力。

术语2：贝叶斯理论

贝叶斯理论，是英国数学家Thomas Bayes发明创造的一系列概率论理论，并广泛应用于数学、工程等理论，具体公式如下：

其中，P(D|H)表示在H发生的情况下D发生的可能性，被称为后验概率，P(H|D)P(D)为先验概率，P(H)为基础概率。

术语3：最大后验估计理论

最大后验(Maximum a posteriori，MAP)估计方法根据经验数据获得对难以观察的量的点估计。最大后验估计融入了被估计量的先验分布信息。

本发明方法的具体步骤如下：

步骤一：系统参数初始化，

具体包括如下参数：雷达平台径向运动速度，记为υ；运动平台高度，记为H；雷达天线扫描速度，记为ω；雷达天线波束俯仰角，记为雷达平台初始位置，记为(0,0,H)，脉冲重复时间，记为PRI；回波信号方位向采样点数，记为M；回波信号距离向回波采样点数，记为N；初始时刻天线与场景中目标的斜距，记为R₀；目标相对平台的方位角，记为θ；对于点(x_i,y_j)处的目标，经过时间t时，运动平台与场景中目标距离，记为R(t,x_i,y_j)，