[发明专利]一种无源雷达超分辨三维成像方法及系统

说明书

本发明公开一种无源雷达超分辨三维成像方法及系统。所述方法根据获取的接收机、转台和外辐射源的位置，构建三维旋转成像模型直角坐标系；利用接收机获取成像目标的两种窄带外辐射源回波信号；所述两种窄带外辐射源回波信号分别为绕Y轴旋转的窄带外辐射源回波信号以及先绕Y轴旋转再绕Z轴旋转的窄带外辐射源回波信号；对两种所述窄带外辐射源回波信号进行预处理，获得离散回波信号矩阵；根据所述离散回波信号矩阵确定信号匹配矩阵；采用正交匹配跟踪算法根据所述信号匹配矩阵以及所述离散回波信号矩阵进行聚焦成像。本发明采用的方法或系统实现了超分辨成像，而且成像效果具有很强的稳定性。

技术领域

本发明涉及雷达三维成像领域，特别是涉及一种无源雷达超分辨三维成像方法及系统。

背景技术

无源雷达成像技术是无源雷达研究领域的一个热点课题。目前无源雷达成像技术主要对二维成像进行了集中研究。早在本世纪初，美国伊利诺伊大学就利用民用外辐射源信号采用傅里叶逆变换技术成功对目标成像，在此基础上，二维窄带无源雷达成像的频域和时域算法也被提出。

目前三维成像是雷达成像领域的前沿和热点课题，现在的雷达三维成像技术主要包括合成孔径雷达、逆合成孔径雷达、太赫兹等技术，由以上技术组成的三维雷达成像系统多为主动雷达系统，为了得到高分辨成像结果，需要采用宽带或超宽带信号，但并没有对窄带进行研究，此外仅依靠三维转动实现成像，分辨率较高，成像效果不稳定。

发明内容

本发明的目的是提供一种无源雷达超分辨三维成像方法及系统，实现超分辨成像，增强了成像效果的稳定性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种无源雷达超分辨三维成像方法，所述方法包括：

获取接收机、转台和外辐射源的位置，构建三维旋转成像模型直角坐标系；

利用接收机获取两种窄带外辐射源回波信号，所述两种窄带外辐射源回波信号分别为成像目标绕Y轴旋转的窄带外辐射源回波信号以及所述成像目标先绕Y轴旋转后再绕Z轴旋转的窄带外辐射源回波信号；其中，所述三维旋转成像模型直角坐标系中的X轴由接收机、转台转动中心和外辐射源的位置确定，Y轴为与所述X轴垂直的轴线，由接收机、转台转动中心和外辐射源构成的平面为XOY平面，Z轴为与XOY平面垂直垂直的轴线；

将两种所述回波信号合成，获得合成回波信号；

将所述合成回波信号进行离散采样，获得离散回波信号矩阵；

根据所述离散回波信号矩阵确定信号匹配矩阵；

采用正交匹配跟踪算法根据所述信号匹配矩阵以及所述离散回波信号矩阵进行聚焦成像。

可选的，所述根据所述离散回波信号矩阵确定信号匹配矩阵，具体包括：

对成像目标所在的立体空间进行网格划分；

根据所述离散回波信号矩阵确定网格处散射点的离散回波信号矩阵；

根据所述网格处散射点的离散回波信号矩阵确定信号匹配矩阵。

可选的，所述利用接收机获取两种窄带外辐射源回波信号，所述两种窄带外辐射源回波信号分别为成像目标绕Y轴旋转的窄带外辐射源回波信号以及所述成像目标先绕Y轴旋转再绕Z轴旋转的窄带外辐射源回波信号，具体包括：

利用接收机获取所述成像目标绕Y轴旋转的窄带外辐射源回波信号s_y(t_y)，所述回波信号s_y(t_y)通过下列公式计算：