[发明专利]一种前视雷达超分辨率成像方法

摘要

本发明属于前视雷达成像技术领域，具体来说是一种前视雷达超分辨率成像方法。本发明通过构建方位向反卷积模型，从数学角度出发，找出在迭代过程中对噪声放大的较为显著的奇异值，达到了抑制噪声在迭代过程中放大传递的效应。使得反卷积在实现雷达超分辨率成像具有更好的分辨性能。

主权项

1.一种前视雷达超分辨率成像方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据前视成像雷达对发射信号带宽B和时宽T的要求，确定线性调频信号的带宽B_r、时宽T_r和线性调频率参数，并生成线性调频信号：其中s(t)为发射的线性调频信号，f₀为载频，为矩形窗函数，由发射信号的时宽决定，具体定义如下：当雷达扫描完整个成像场景之后，得到离散化的回波信号为：其中，t和τ分别表示慢时间和快时间，θ为目标的方位角，x和y分别表示目标的方位与距离坐标，Ω表示扇形成像区域，σ(x,y)为坐标为(x,y)的目标的反射系数，h(θ)为天线方向图调制函数，R(t,x,y)为位于(x,y)的目标在t时刻与雷达之间的距离，c为光束，对于接收到的回波信号，经过下变频得到的基带信号为：其中S2、对S_r(t,θ,τ)距离向做脉冲压缩处理实现距离向高分辨率，具体包括：S21、对S_r(t,θ,τ)进行距离向FFT,得到：其中f_r为距离向频率，B_r为发射信号的带宽；S22、定义载频构造脉冲压缩的参考函数为：将FFT后的回波信号与H(f_r)相乘，得到距离向脉冲压缩后的距离向频域和方位向时域的二维回波信号为：S23、对回波信号进行距离向IFFT处理，得到距离向脉冲压缩后的二维时域信号为：S3、距离徙动校正，构造距离徙动频域校正因子：其中v为载机飞行速度，为目标与载机航迹之间的夹角；用距离走动校正因子乘以步骤S22中的回波数据即可完成距离徙动校正；S4、构建方位向卷积模型，对于第k个距离单元，构造方位向卷积测量矩阵：其中天线方向图调制函数为其中φ_k为第k个距离单元的传播相位，则第k个距离单元的回波为：s_k＝H_kx_k+n其中s_k表示第k个距离单元的回波信号，x_k为第k个距离单元的目标散射系数分布函数，n为噪声信号，对测量矩阵两边取模得到：||s_k||＝||H_k|| ||x_k||+nS5、将第k个距离单元的回波重写为：g＝Hf+n其中g＝||s_k||，f＝||x_k||；H是天线方向图调制函数经过扩展构成，H是一个病态矩阵，采用截断奇异值分解技术降低矩阵H的病态性，具体为：S51、对矩阵H做奇异值分解得到H＝U∑V^H,其中U和V分别为H的左奇异值向量和右奇异值向量；S52、通过公式确定截断奇异值参数q，其中f^q＝V∑⁺U^Tg，f^q表示截断奇异值解；S53、令U′＝(U_q,0),其中∑′为前q个奇异值，U′和V′分别前q个奇异值对应的特征向量；令A＝U′∑′V′，用A替代H；S6、构造凸优化目标函数：其中λ是正则化参数，求解f即可得到方位向目标散射系数分布函数。