[發(fā)明專利]多基地外輻射源雷達(dá)成像系統(tǒng)的自聚焦方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610415848.X
• 申請(qǐng)日: 2016-06-13
• 公開（公告）號(hào): CN105974413B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王俊;邢玉帥;王玨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S13/90
• 分類號(hào): G01S13/90
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心61205
• 代理人: 王品華,朱紅星

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步涉及一種自聚焦方法，可用于實(shí)現(xiàn)多基地外輻射源雷達(dá)成像系統(tǒng)的高分辨率成像。

背景技術(shù)

外輻射源雷達(dá)是指利用直播電視衛(wèi)星，導(dǎo)航，通信臺(tái)站，電視，廣播等非合作的第三方輻射信號(hào)作為發(fā)射源的雷達(dá)系統(tǒng)，其自身并不發(fā)射信號(hào)。該類型雷達(dá)具有生存能力強(qiáng)，，抗干擾性能好，可探測(cè)隱身目標(biāo)以及探測(cè)低空目標(biāo)等特點(diǎn)。因此，多基地外輻射源雷達(dá)系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于目標(biāo)檢測(cè)和跟蹤。由于兼具成像的功能，多基地外輻射源雷達(dá)系統(tǒng)的目標(biāo)識(shí)別能力將被大大提升，并且有效的擴(kuò)寬了其實(shí)際應(yīng)用性。近年來，越來越多的研究重點(diǎn)旨在提升多基地外輻射源雷達(dá)成像系統(tǒng)的性能。

由于外輻射源帶寬窄，數(shù)目少，且分布不均勻，實(shí)際情況下不能利用多個(gè)外輻射源對(duì)目標(biāo)成像。針對(duì)單個(gè)外輻射源，可以通過部署多個(gè)接收站的方式來等效合成孔徑對(duì)目標(biāo)成像，但是性能并不像傳統(tǒng)的SAR/ISAR那么好。此外，外輻射源、接收機(jī)和目標(biāo)的位置的不準(zhǔn)確測(cè)量，會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)回波的相位誤差和圖像質(zhì)量的進(jìn)一步惡化。為了提高多基地外輻射源雷達(dá)成像系統(tǒng)的性能，提出了基于壓縮感知原理的成像算法。由于目標(biāo)散射點(diǎn)相對(duì)于成像場(chǎng)景是稀疏的，壓縮感知算法被拓展到多基地外輻射源雷達(dá)系統(tǒng)中以獲得高分辨率的圖像。然而，由于各種原因，觀測(cè)模型的誤差是不可避免的，例如跟蹤系統(tǒng)錯(cuò)誤估計(jì)了目標(biāo)軌跡。由于系統(tǒng)測(cè)量的不精確性或傳播過程中受大氣干擾造成的相位誤差會(huì)污染目標(biāo)回波，導(dǎo)致成像質(zhì)量下降。為了補(bǔ)償這種相位誤差，多種文獻(xiàn)研究了SAR/ISAR自聚焦問題，提出了自聚焦技術(shù)。但由于窄帶寬信號(hào)成像系統(tǒng)的距離分辨率差，常規(guī)的自聚焦技術(shù)應(yīng)用于窄帶寬信號(hào)成像系統(tǒng)中時(shí)圖像分辨率低，無法實(shí)現(xiàn)高分辨成像。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種多基地外輻射源雷達(dá)成像系統(tǒng)的自聚焦方法，以提高窄帶寬成像系統(tǒng)中的成像分辨率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案包括如下：

(1)選取頻率為680MHz的外輻射源并使其位于x軸正半軸上，再以成像目標(biāo)的中心為原點(diǎn)，在目標(biāo)周圍均勻分布12個(gè)接收站，構(gòu)建出二維平面上的觀測(cè)模型；

(2)根據(jù)觀測(cè)模型，獲取無相位誤差條件下的目標(biāo)回波信號(hào)：

設(shè)目標(biāo)上共P個(gè)散射點(diǎn)，其任一散射點(diǎn)p的坐標(biāo)為x_p＝(x_p,y_p)^T，設(shè)第a個(gè)接收機(jī)接收目標(biāo)回波信號(hào)為：其中a＝1,...,A，A＝12，σ(x_p)是散射點(diǎn)p的反射系數(shù)，s(t)是外輻射源的傳輸波形，外輻射源信號(hào)為單頻信號(hào)，τ_a(x_p)是從外輻射源到散射點(diǎn)p再返回給第a個(gè)接收機(jī)的傳播延時(shí)；

(3)對(duì)目標(biāo)回波信號(hào)G_a(t)進(jìn)行解調(diào)和基帶處理，得到目標(biāo)回波向量：G＝Bσ，其中B為字典矩陣，σ為沒有被相位誤差污染的理想目標(biāo)反射系數(shù)向量；

(4)對(duì)目標(biāo)回波向量應(yīng)用壓縮感知算法，估算目標(biāo)反射系數(shù)向量：

其中為估算的包含相位誤差的目標(biāo)反射系數(shù)向量，||σ||₀為σ的零范數(shù)，s.t.為約束條件符號(hào)；

(5)構(gòu)造相位誤差分量表達(dá)式：

5a)設(shè)觀測(cè)模型相位誤差為φ＝[φ_1,1,φ_1,2,...,φ_1,L,...,φ_a,l,...,φ_A,L]^T，將包含相位誤差的目標(biāo)回波向量表示為：

其中，Γ＝diag(exp(jφ_1,1),exp(jφ_1,2),...,exp(jφ_1,L),...,exp(jφ_a,l),...,exp(jφ_A,L))代表以相位誤差為主對(duì)角線元素的方陣；

5b)由估算的包含相位誤差的目標(biāo)反射系數(shù)向量和理想的目標(biāo)反射系數(shù)向量σ，得到目標(biāo)場(chǎng)景的重構(gòu)誤差：

其中，為任意向量x的2范數(shù)；

5c)根據(jù)目標(biāo)場(chǎng)景的重構(gòu)誤差，求解相位誤差分量：

5c1)將目標(biāo)場(chǎng)景的重構(gòu)誤差轉(zhuǎn)化成如下方程：