[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

说明书

本发明公开了一种基于稀疏表示的多普勒波束锐化成像方法及装置，方法为对距离向接收到的回波信号进行匹配滤波处理，对处理后数据进行距离徙动修正；对距离徙动修正后的数据进行相关函数法处理，并求平均值，得到多普勒中心值，对距离徙动修正后数据进行多普勒中心补偿，得到多普勒中心补偿数据；对多普勒中心补偿数据进行DBS成像，计算噪声功率水平；根据多普勒频率分辨率构造超完备稀疏字典，并对多普勒中心补偿数据进行稀疏恢复；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，直至得到广域监视图像。该方法具有较高的横向分辨率。

技术领域

本发明涉及机载雷达成像技术领域，特别涉及一种适用于广域监视、对地侦察攻击、地形测绘、海洋搜索等的基于稀疏表示的多普勒波束锐化成像方法及装置。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)通过对地面场景进行长时间观测获得较高的方位分辨率。但由于这种体制下天线波束通常是固定的，因此无法对远距离、大范围内的地面场景进行成像监视。为此，国内外的许多专家和学者提出了广域运动目标检测技术(Wide-area GMTI,Wide-area Ground Moving Target Indication)，通过采用较窄的天线波束扫描的工作方式，可以实现对地面大场景的快速成像。利用Wide-area GMTI模式进行广域监视时，通常采用多普勒波束锐化技术(DBS，Doppler Beam Sharpening)获得大范围的地面场景图像，其测绘带宽度是传统的SAR模式难以企及的。然而，由于广域GMTI模式要求较高的数据重访率及其对场景信息的实时更新，雷达天线波在对某一方位角的波束驻留时间非常短暂，因此相干积累时间非常有限，大大限制的了DBS成像的方位分辨率。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种使用方便，不需要对现有雷达设备进行硬件改进，雷达分辨率高的基于稀疏表示的多普勒波束锐化成像方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：提供一种基于稀疏表示的多普勒波束锐化成像方法，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，并对匹配滤波处理数据进行距离徙动修正；

步骤S20：对距离徙动修正后的数据进行相关函数法处理，并对处理后数据进行平均值运算，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：在距离多普勒域以线性插值法抽取对应多普勒带宽内的数据，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。

本发明采用以上技术方案，达到的技术效果为：本发明提供的基于稀疏表示的多普勒波束锐化成像方法及装置，充分利用DBS成像时地面场景在多普勒域的稀疏先验信息，将DBS超分辨成像问题转化为一个稀疏优化问题，通过求解L0范数获得高分辨的多普勒频谱。上述基于稀疏表示的多普勒波束锐化成像方法的雷达分辨率高，比传统方法的雷达方位分辨率提高了2-4倍，并且不需要对现有雷达设备进行硬件改进，具有很高的实用性。

较优地，在上述技术方案中，步骤S10中对回波信号进行匹配滤波处理的表达式如下：