[发明专利]基于张量压缩感知的多发多收阵列雷达凝视成像方法

摘要

本发明属于雷达技术领域，公开了一种基于张量压缩感知的多发多收阵列雷达凝视成像方法包括：配置收发阵列；设置发射阵列的每个发射阵元发射随机跳频信号，设阵列基准阵元位置坐标，收发阵列和目标场景的坐标，建立同一距离门内雷达接收阵列的接收信号模型，对接收数据进行匹配滤波，恢复出单距离门的散射系数转换为求解稀疏优化问题，针对该接收信号模型的稀疏优化问题利用改进2D‑SL0的高效快速成像方法，对单距离门内的目标场景进行重构，利用快速图像重构算法对每个距离门内的散射系数矩阵分别进行重构，最后得到多个距离门的目标场景的图像，本发明技术方案降低算法复杂度，减少图像重构时间，实现对非稀疏大场景目标的快速成像。

主权项

1.一种基于张量压缩感知的多发多收阵列雷达凝视成像方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1，配置多发多收雷达的接收阵列和发射阵列，接收阵列：接收阵元个数Nr，接收阵元之间的间距dr，且dr＝λ/2，发射阵列：发射阵元个数Nt，发射阵元的间距dt，且dt＝Nrλ/2，其中，λ表示雷达发射信号的波长；步骤2，发射阵列的每个发射阵元发射随机跳频信号，在第m个脉冲下，第nt个发射阵元发射的信号为：其中，表示信号的幅度；即在区间(0,M)上服从均匀分布，且表示向上取整，m＝1,2,...,M,n_t＝1,2,...,N_t，M表示脉冲数；f_c为信号载波频率；为第n_t个发射阵元发射信号的跳频间隔；则N_t个发射阵元的发射信号矩阵为表示N_t×M维的矩阵其中，步骤3，设接收阵列和发射阵列的基准阵元的三维坐标为(x0,0,0)，雷达的相同距离门位于以基准阵元为球心的球面与地面的交线上，多发多收雷达在一个距离门内共有P个目标，第p个目标的三维坐标表示为(xp,yp,‑R),p＝1,2,...,P，其中R为多发多收雷达到地面的高度，第p个目标对应的角度‑距离坐标表示为(θp,rp),p＝1,2,...,P，其中θp表示第p个目标相对于阵列基准阵元法线的方位角，rp表示阵列基准阵元到第p个目标的距离；步骤4，多发多收雷达接收阵列在一个距离门内接收的信号为其中，为二维接收信号矩阵，表示N_r×M维的矩阵；A_r＝[a_r(θ₁) a_r(θ₂) … a_r(θ_P)]是P个目标的接收阵列导向矩阵，其中a_r(θ_p)是第p个目标的接收导向矢量；A_t＝[a_t(θ₁) a_t(θ₂) … a_t(θ_P)]是P个目标的发射阵列导向矩阵，其中a_t(θ_p)是第p个目标的发射导向矢量；D＝diag(α)表示由散射系数向量α构成的散射系数对角矩阵，P个目标的散射系数向量为α＝[α₁ α₂ … α_p … α_P]^T，α_p表示第p个目标的散射系数，为零均值复高斯白噪声矩阵，表示N_r×M维的矩阵；步骤5，对接收阵列在一个距离门内接收的信号进行匹配滤波，得到匹配滤波后的接收信号(·)^H表示矩阵的共轭转置；步骤6，根据所述匹配滤波后的接收信号构造稀疏优化函数：其中，|| ||₀是矩阵的l₀范数，表示矩阵中非零元素的个数，|| ||_F是矩阵的l_F范数，ε是与噪声有关的一个正数；步骤7，根据二维张量压缩感知算法对所述稀疏优化函数进行求解，得到该距离门的散射系数对角矩阵D，根据散射系数对角矩阵D对该距离门内的目标场景进行顺序排列；步骤8，依次得到所述多发多收雷达所有距离门的散射系数对角矩阵，根据所有距离门的散射系数对角矩阵对对应距离门内的目标场景进行顺序排列，从而得到所有距离门的目标场景图。