[发明专利]一种扫描雷达俯仰-方位二维超分辨方法

说明书

本发明公开了一种扫描雷达俯仰‑方位二维超分辨方法，本发明的方法首先进行雷达回波建模，构造对空模式下三坐标雷达的回波卷积模型，将每个距离切片的回波等效为目标散射系数与天线的卷积，即将超分辨问题转化为二维解卷积问题；然后在正则化框架下，选择合理的范数约束作为惩罚项，构建目标函数；最后求解目标函数，同时提高俯仰‑方位的分辨率，实现二维超分辨成像。本发明的方法能够显著提升地对空、空对空三坐标雷达的俯仰和方位角分辨能力，大大拓展了扫描雷达超分辨技术的应用范围。

技术领域

本发明属于雷达成像技术领域，具体适合于地对空、空对空三坐标雷达目标探测与成像。

背景技术

在气象监测，以及地对空，空对空作战等领域，需要对目标空域进行俯仰-方位二维扫描探测。传统的三坐标雷达，由于受到天线波束宽度的限制，其俯仰-方位的分辨率较低，严重影响了雷达的探测性能。

针对方位分辨率提升的问题，在文献“Yulin Huang,Yuebo Zha,Yue Wang,andJianyu Yang,Forward looking radar imaging by truncated singular valuedecomposition and its application for adverse weather aircraft landing,vol.15,no.6,pp.14397–14414,2015.”中，将截断奇异值分解的方法用于扫描雷达超分辨成像。该方法通过截断受噪声影响大的小奇异值，从而实现方位超分辨成像；在文献“X.Tuo,Y.Zhang,Y.Huang and J.Yang,Fast Sparse-TSVD Super-Resolution Methodof Real Aperture Radar Forward-Looking Imaging,in IEEE Transactions onGeoscience and Remote Sensing,doi:10.1109/TGRS.2020.3027053.”中，作者将稀疏与TSVD方法结合，进一步提高方位分辨率。

上述方法的本质是一维的超分辨技术，仅仅提高了回波的方位分辨率。然而在地对空、空对空扫描模式中，由于俯仰角是变化的，雷达获取的是距离-方位-俯仰的三维回波，因此需要同时提高俯仰-方位分辨率，而现有一维超分辨方法无法适用。

发明内容

本发明针对背景中所提到的三坐标雷达在对空模式下，回波的俯仰-方位分辨率较低的问题，本发明提出了一种扫描雷达俯仰-方位二维超分辨方法。

本发明的技术方案为：一种扫描雷达俯仰-方位二维超分辨方法，具体包括如下步骤：

步骤一：扫描雷达回波数据获取，

基于三坐标雷达的运动平台模型，雷达发射线性调频信号，接收到的回波信号为：

其中，σ表示场景中点目标的散射系数，h(·)表示天线方向图函数调制，θ表示方位角，θ₀表示初始方位角，表示俯仰角，表示初始俯仰角，τ表示信号快时间，τ_d表示时延且R(t)表示目标的距离历史，rect(·)表示窗函数，T_r表示脉冲宽度，K_r表示线性调频斜率，f₀表示载频，表示附加噪声。

目标的距离历史为R₀表示目标起始距离，v表示机载平台运动速度；

步骤二：回波距离维处理，

将回波经过距离脉冲压缩和距离走动校正处理，实现距离维的高分辨，其回波信号变为：

其中，B表示信号带宽，c表示电磁波传播速度，sinc(·)表示脉冲压缩响应，表示经过距离维处理后的附加噪声，表示附加的相位项；