[发明专利]一种基于稀疏表示的多普勒波束锐化成像方法及装置

权利要求书

1.一种基于稀疏表示的多普勒波束锐化成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S10：对机载雷达在距离向接收到的回波信号进行匹配滤波处理后进行距离徙动修正；

步骤S20：对距离徙动修正后的数据进行相关函数法处理后进行平均值运算，得到多普勒中心频率，并根据所述多普勒中心频率对距离徙动修正后的数据进行多普勒中心补偿，得到多普勒中心补偿数据；

步骤S30：对所述多普勒中心补偿数据进行DBS成像，计算噪声功率水平；

步骤S40：根据多普勒频率分辨率构造超完备稀疏字典，并根据所述超完备稀疏字典对所述多普勒中心补偿数据进行稀疏恢复；

步骤S50：对距离多普勒域内的稀疏数据以线性插值法抽取与多普勒带宽对应的数据，并以抽取的第一组数据为基准，将抽取的数据转化到大地坐标下，并依次对抽取的数据进行拼接，直至雷达天线一周扫描结束，得到广域监视图像。

2.如权利要求1所述的基于稀疏表示的多普勒波束锐化成像方法，其特征在于，步骤S10中对回波信号进行匹配滤波处理的表达式如下：

其中，rect(·)表示矩形窗函数，t_n表示第n时刻，即t_n＝n·T_r，n＝1,2,...,N，T_a＝N·T_r表示一个CPI内的相干积累时间，T_r表示脉冲重复时间间隔，N表示机载雷达在一个相干积累时间间隔内的脉冲总个数；

t表示快时间，R₀表示机载雷达与散射点目标之间的初始斜距，c表示光速，R(t_n)表示雷达与散射点目标之间的瞬时斜距，f_d表示多普勒中心频率。

3.如权利要求2所述的基于稀疏表示的多普勒波束锐化成像方法，其特征在于，步骤S10中距离徙动修正具体步骤为计算距离域内匹配滤波处理数据与徙动修正因子的乘积，其中徙动修正因子表达式如下：

其中，ΔR(t_n)≈v·t_n·cosθ₀，v为载机平台的速度，θ₀为雷达的波束视线与载机运动方向的夹角，f为距离频率。

4.如权利要求1至3任一项所述的基于稀疏表示的多普勒波束锐化成像方法，其特征在于，步骤S20中多普勒中心频率的计算公式如下：

其中，f_d表示多普勒中心频率，s(m,n)表示第m个距离单元、第n个脉冲的回波信号离散形式，m∈{1,2,…,M}，M表示机载雷达在一个扫描周期内接收到的回波信号包含的距离单元总个数；f_r表示机载雷达的脉冲重复频率，f_{dc_INS}表示由惯导信息估计的多普勒中心频率，()^*表示共轭，angle(·)表示求角度，floor[·]表示四舍五入操作，k∈{1,…,N}，为了方便，通常情况下取k＝1。

5.如权利要求4所述的基于稀疏表示的多普勒波束锐化成像方法，其特征在于，步骤S20中多普勒中心补偿函数为：

exp(-j2πf_dn/f_r)

其中，n∈{1,…,N}，N表示机载雷达在一个相干积累时间间隔内的脉冲总个数；f_r表示机载雷达的脉冲重复频率。

6.如权利要求5所述的基于稀疏表示的多普勒波束锐化成像方法，其特征在于，步骤S30包括以下步骤：

步骤S31：对多普勒中心补偿数据进行DBS成像得到S(m,n)，根据DBS成像结果计算第n个多普勒单元的噪声水平，具体公式如下：

其中，S(m,n)表示经过常规处理的DBS图像，L_P和L_Q分别对应开始和结束的距离单元；

步骤S32：对步骤S31中的噪声水平求平均值，最终结果为：

其中，N_P和N_Q分别表示起始和结束的多普勒单元，n表示多普勒单元索引，分布于远离多普勒中心的位置。