[发明专利]一种毫米波雷达变权重平滑角超分辨方法

说明书

本发明公开了一种毫米波雷达变权重平滑角超分辨方法，具体包括步骤：建立毫米波雷达随机辐射阵列的回波信号模型、最优变权重平滑参数选取、基于变权重平滑正则化的角超分辨处理。本发明的方法首先从理论上建立了随机辐射雷达信号模型，提出了变权重平滑角超分辨算法，通过在大截断值与小截断值间增加一段平滑奇异值缓冲，既能提高成像分辨率，又抑制了噪声的放大效应。

技术领域

本发明属于雷达成像技术领域，具体涉及一种毫米波雷达变权重平滑角超分辨方法。

背景技术

毫米波雷达随机辐射阵列具有全天时、全天候探测能力，广泛应用于智能交通和无人驾驶等领域。然而，毫米波雷达阵列角分辨率与物理孔径长度有关，在实际中平台大小受限的情况下分辨率低下，无法满足实际高精度探测需求。现有的角超分辨方法，其角分辨率提升与抑制噪声放大效应两者往往不可兼得，特别在低信噪比下尤为明显，因此设计既可以提高角分辨率又可以抑制噪声放大效应的毫米波雷达阵列超分辨方法具有重要意义。

文献“Yang,S.,Ren,W.,Fang,S.,Xue,Z.,Li,W.(2018,May).Radar coincidenceimaging based on pseudo-inverse algorithm.In 2018International Conference onMicrowave and Millimeter Wave Technology(ICMMT)(pp.1-3).IEEE”，通过求辐射场矩阵的广义逆反演目标，但无法抑制噪声的放大效应。文献“D.Mao,Y.Zhang,Y.Zhang,Y.Huang and J.Yang,Stochastic radiation radar imaging based on the 2-Damplitude-phase orthogonal distribution array,2018IEEE Radar Conference(RadarConf18),Oklahoma City,OK,2018,pp.0235-0239,doi:10.1109/RADAR.2018.8378563”，利用APOD方法减少辐射场矩阵冗余度，用TSVD算法替代广义逆法抑制角超分辨过程中噪声放大效应，但是噪声放大抑制与高分辨成像两者不可兼得。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提出了一种毫米波雷达变权重平滑角超分辨方法。

本发明的具体技术方案为：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代表光速，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；