[发明专利]基于目标姿态分帧与散射字典截断的RCS重构方法

说明书

本申请涉及基于目标姿态分帧与散射字典截断的RCS重构方法，包括：对大转角对应的RCS数据进行分帧得到相应的多帧小转角RCS数据后，分别对各单帧进行方位向稀疏建模得到相应各单帧数据的一维DE模型，采用SPICE算法分别对各一维DE模型进行低精度优化求解得到该单帧的方位向散射分布区域；利用该方位向散射分布区域对相应各一维DE模型的冗余字典矩阵进行截断，采用SPICE算法分别对截断处理后的各一维DE模型进行高精度优化求解，相应得到单帧的方位向RCS重构数据；对各单帧的方位向RCS重构数据进行帧连接处理得到RCS重构结果。有效实现非均匀不完备方位姿态RCS数据的RCS重构。

技术领域

本申请涉及雷达技术领域，特别是涉及一种基于目标姿态分帧与散射字典截断的RCS重构方法。

背景技术

雷达散射截面积（radar cross section, RCS）是雷达目标在特定频域、角域和极化域的固有表征，为研究雷达目标特性、雷达目标成像和雷达目标自动识别等提供了数据基础。现阶段获取雷达目标RCS数据的方法主要包括电磁仿真计算、微波暗室测量和外场实测，然而上述方法均需要在每个步进频点、方位姿态（俯仰姿态）进行测量或者电磁计算才能获取完备的RCS数据，具有测量周期长和数据冗余的缺陷。此外，在非合作场景中单站雷达接收到的回波数量有限，大多在方位向呈现出、不稳定、不完备和小样本的特点，不利于雷达目标跟踪、雷达目标成像和雷达目标识别等应用。传统的插值方法可以通过插值运算实现非完备RCS扩增，此外，基于现代谱估计的GTD(geometric theory of diffraction,GTD)散射参数提取方法也能实现RCS重构。然而，在实现本发明过程中，发明人发现前述传统的RCS重构技术，存在着无法处理基于非均匀不完备方位姿态（俯仰姿态）RCS数据的RCS重构的技术问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于目标姿态分帧与散射字典截断的RCS重构方法，能够有效实现基于非均匀不完备方位姿态（俯仰姿态）RCS数据的RCS重构。

为了实现上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：

本发明实施例提供一种基于目标姿态分帧与散射字典截断的RCS重构方法，包括步骤：

对大转角对应的RCS数据进行分帧处理，得到相应的多帧小转角RCS数据；

对单帧的小转角RCS数据进行方位向稀疏建模，得到表征单帧的小转角RCS数据的二维GTD散射模型等效的各一维DE模型；

采用SPICE算法对各一维DE模型进行低精度优化求解，确定单帧的小转角RCS数据的方位向散射分布区域；

基于方位向散射分布区域对各一维DE模型的冗余字典矩阵分别进行截断处理；

采用SPICE算法分别对截断处理后的各一维DE模型进行高精度优化求解，得到单帧的小转角RCS数据的方位向RCS重构数据；

对所有单帧的小转角RCS数据的方位向RCS重构数据进行帧连接处理，得到大转角下的方位向RCS重构结果。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

上述基于目标姿态分帧与散射字典截断的RCS重构方法，通过将大方位转角进行子转角划分，将大转角下的RCS重构问题转为小转角约束下的RCS重构问题，并且得出在小转角约束下二维GTD模型在方位向上可等效为多个一维DE模型的结论，降低了直接对雷达目标全姿态散射建模求解的难度。此外，将稀疏重构理论与雷达目标散射特性相结合，采用SPICE算法、基于字典矩阵截断处理的RCS重构方法，无需选择辅助参数，具有在RCS数据大量缺失和噪声干扰条件下正常工作的能力，有效实现基于非均匀不完备方位姿态（俯仰姿态）RCS数据的RCS重构的目的；可以直接应用于暗室RCS测量、外场实测和电磁仿真计算，对减少目标姿态测量的数量、缩减获取完备RCS数据的时空开销和解决非合作场景中雷达回波大量缺失问题具有较大的工程应用价值。