[发明专利]一种前视海面目标角超分辨方法

说明书

本发明公开一种前视海面目标角超分辨方法，应用于雷达成像技术领域，通过机载扫描雷达发射线性调频信号，获取被照射区域的二维回波信号，通过脉冲压缩技术和距离走动校正技术实现距离向的高分辨；再根据扫描雷达的方位向回波的卷积模型，使用最大后验概率方法实现在海面目标角超分辨成像；本发明采用瑞利分布表征海杂波的分布特性，用对数正态分布来表征目标散射系数的先验信息，推导出最大后验概率方法的迭代解。

技术领域

本发明属于雷达成像技术和信号处理领域，特别涉及机载扫描雷达对前视海面目标角超分辨成像。

背景技术

雷达平台对前视海面目标的角高分辨，在海上预警、海上救援及船只在恶劣气候下航行等领域有着重要的应用价值。而对传统的合成孔径雷达技术(SAR)和多普勒波束锐化方法(DBS)而言，由于工作机理的限制，无法实现前视区域的高分辨。目前，对前视区域的雷达成像多采用机载扫描雷达的方式，并通过距离向脉冲压缩和距离走动校正技术实现距离向的高分辨；然而，方位向受天线尺寸限制，无法实现高分辨。因此，必须通过信号处理的方式，实现前视海面目标角超分辨。

根据文献“Zhang Y,Huang Y,Zha Y,et al.Superresolution imaging forforward-looking scanning radar with generalized Gaussian constraint[J].2016,46:1-10.”建立的扫描雷达方位向信号为天线方向图与目标散射系数的卷积模型，可以通过卷积反演的方法实现目标重建，从而突破实波束雷达方位分辨率。很多文献里提出了不同的卷积反演方法。文献“F. Prez-Martnez,J.Garcia-Fomiaya,and J.CalvoGallego.Ashift-and-convolution technique for high-resolution radar images.SensorsJournal,IEEE,vol.5,no.5,pp.1090-1098,2005”提出了一种移动解卷积技术，该技术需要足够高的距离分辨率，而且不能在本质上提高方位分辨率。文献“Huang Y,Zha Y,Wang Y,et al.Forward Looking Radar Imaging by Truncated Singular ValueDecompositionand Its Application for Adverse Weather Aircraft Landing[J].2015, 15(6):14397-14414.”提出了一种TSVD的反卷积方法，通过奇异值截断同时实现方位向分辨率的提高和噪声的有效抑制。但是由于该截断操作使得目标信息的丢失而无法恢复，从而降低成像效果。此外，基于贝叶斯理论的反卷积方法也被提出并应用于扫描雷达的角超分辨成像中。文献“Zhang Y,Huang Y,Wang Y,et al.Azimuth angularsuperresolution of real-beam scanning radar for sea-surface target[C]//Geoscience and Remote Sensing Symposium.IEEE,2015:3143-3145.”提出了一种在海杂波背景下的最大似然方法，该方法能有效地抑制杂波并实现一定的方位分辨率的提高。但由于缺少先验信息，导致该方法的分辨率提高有限且在低信杂比的情况下容易出现虚假目标。

为了方便描述，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，突破成像系统固有的分辨率极限，达到方位上的高分辨能力。

术语2：实波束扫描雷达

实波束扫描雷达，是一种通过机械转动的方式发射天线波束，使波束在方位上均匀或非均匀地扫描场景目标的雷达。

术语3：海杂波

雷达领域中把从海面反射的回波信号称为海杂波，它是由海浪、风速、海浪相对于雷达波束的方向、持续时间以及浪峰的出现、退潮、涨潮以及影响表面张力的污染决定。