[发明专利]基于GPS导航信号的无源多基地高分辨成像方法

说明书

本发明公开了一种基于GPS导航信号的无源多基地高分辨成像方法，该方法应用于导航卫星作为辐射源，多个接收机接收目标的散射回波的场景，根据双基地散射中心模型，推导出基于导航信号的雷达散射回波的稀疏表示模型，采用数据融合技术将双基地雷达扩展为多基地雷达，经过同视角多频带和多视角多频带的数据融合技术，扩宽频带和视角范围从而达到高分辨成像的目的。本发明将导航卫星和每一个接收机看作一组双基地雷达，对于每个接收机接收到的目标散射回波应用数据融合技术重构出缺失频带或视角的数据，达到扩宽频带或视角范围的目的进行高分辨成像，从而解决导航信号成像中最突出的距离分辨率低的问题。

技术领域

本发明属于雷达成像技术领域，特别是一种基于GPS导航信号的无源多基地高分辨成像方法。

背景技术

在双多基地雷达研究快速发展的同时，基于外辐射源的无源雷达在越来越需要研制具有“四抗”性能的雷达系统的背景下受到各个研究机构的青睐。近年来，研究者们开始研究基于GNSS照射的无源成像技术。英国伯明翰大学的学者们利用单颗GLONASS卫星和固定的单个接收站组成无源雷达系统，实现了对目标图像的反演成像。国内北京理工大学的曾涛等人利用导航卫星作为辐射源，一个固定接收站，展开了无源双基地雷达成像的研究。西安电子科技大学的吴顺君等人研究了基于GPS信号的无源雷达系统的成像算法。对于多基地雷达成像而言，距离向分辨率主要取决于发射信号的带宽和成像的张角，所以因为导航信号的带宽很窄，因此距离向分辨率较低，对于方位向分辨率而言，其是由导航卫星的运动形成合成孔径决定的，并且因为导航卫星的轨道参数精度较高，可以形成较大的方位向合成孔径，这就确保了方位向的分辨率较高。Mikhail Cherniakov团队通过实测表明：由GLONASS卫星作为外辐射源的无源双基地成像系统的方位分辨率为3.4m。国内北京理工大学的曾涛教授的团队对用中国北斗导航卫星的无源双基地雷达系统进行成像实验，成功获得成像图片。近年来，国内外开展了多角度合成孔径的研究。Mikhail Cherniakov等人和曾涛等人分别对基于GLONASS卫星和中国北斗导航卫星的多角度双基地合成孔径雷达成像与融合进行了实验，证明了多角度的双基地合成孔径的图像融合是可以提升反演图像的质量。但是，目前对于提高距离向分辨率的研究较少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于GPS导航信号的无源多基地高分辨成像方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于GPS导航信号的无源多基地高分辨成像方法，步骤如下：

第一步，建立双基地散射中心模型，推导出基于导航信号的无源雷达散射回波的稀疏表示模型；

第二步，将导航卫星和每一个接收机看作一组双基地雷达，对于每个接收机接收到的目标散射回波应用数据融合技术重构出缺失频带或视角的数据；

第三步，基于重构得到的缺失频带或视角的回波数据进行成像。

进一步的，第一步所述的双基地散射中心模型和基于导航信号的无源雷达散射回波的稀疏表示模型按照下式进行：

其中E为目标散射场，c为光速，将代入上式得基于导航信号的无源雷达回波信号的频域表达式：