[发明专利]一种毫米波雷达变权重平滑角超分辨方法

权利要求书

1.一种毫米波雷达变权重平滑角超分辨方法，包括如下步骤：

步骤一、建立毫米波雷达随机辐射阵列的回波信号模型，

所述随机辐射雷达采用多发一收均匀面阵天线的工作模式，设天线行和列的个数分别为M和N，则包含MN-1根发射天线阵元与1根接收天线阵元，设天线离地面场景高度为H，天线阵元间距为D，Ω代表成像场景区域，P为场景区域中的某一个目标点；

各个发射天线阵列发送随机信号以获取空时二维随机辐射场，则第i个发射天线在t时刻阵元的发射信号为：

其中，A_i(t)代表第i个天线阵元的随机幅度调制信号，代表第i个天线阵元的随机相位信号，T_r为发射信号的脉冲时宽，f_c为发射信号的载频，rect(·)表示矩形窗函数；

设第i个发射天线到目标点p的距离历史为R_ip，则天线到目标时延为τ_ip＝R_ip/c，c为光速，当所有发射天线阵列发射信号到达目标点P时，其能量积累为：

空间场景内各目标点的辐射场能量表示为：

其中，K、L分别为观测场景内距离向和方位向上的点数；

各目标散射场E_s(τ_ip,t)为：

其中，σ(τ_ip)表示目标对应距离历史为R_ip的散射系数，因此接收天线处收到的回波信号为：

其中，τ_rp表示目标p到接收天线r的时延，对接收到的回波数据进行采样，采样点数ρ＝T_r*f_s，由发射脉冲时宽T_r和采样频率f_s决定，采样时刻向量t＝(t₁,t₂,…,t_ρ)，沿采样时刻，回波数据为：

其中，τ_ir＝τ_ip+τ_rp表示第i根发射天线经目标p到接收天线的总时延，σ(τ_ir)为对应总时延τ_ir的散射系数，N＝[n(t₁),n(t₂),...n(t_ρ)]^T表示加性噪声；

式(6)简写为矩阵形式：

Rec＝E_sσ+N (7)

其中，Rec表示回波信号向量，E_s为辐射场矩阵，σ为散射系数向量，所述矩阵形式为随机辐射雷达的信号模型；

步骤二、最优变权重平滑参数选取，

对矩阵E_s进行SVD分解可得

其中，U＝(u₁ u₂ … u_n)和V＝(v₁ v₂ … v_n)分别表示SVD分解的左右酉矩阵，Σ表示矩阵的奇异值,S＝diag(s₁,s₂,…,s_n)，s_i为辐射场矩阵奇异值满足s₁＞s₂＞s_i＞…＞s_n，

定义两个截断值K₁和K₂，K₁为大截断值，衡量抑制噪声能力，K₂为小截断值，衡量高分辨能力，变权值满足：

其中，λ为平滑系数；

步骤三、基于变权重平滑正则化的角超分辨处理，

按下列运算进行超分辨处理，超分辨结果表示为：

求得的结果即为成像结果。