[發(fā)明專利]一種基于稀疏表示的多普勒波束銳化成像方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710034309.6
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106707278B
• 公開（公告）日: 2019-12-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳洪猛;魯耀兵;穆賀強(qiáng);易曉麗;劉京
• 申請（專利權(quán)）人: 北京無線電測量研究所
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89;G01S7/41
• 代理公司: 11212 北京輕創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 楊立<國際申請>=<國際公布>=<進(jìn)入國

1.一種基于稀疏表示的多普勒波束銳化成像方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S10：對機(jī)載雷達(dá)在距離向接收到的回波信號進(jìn)行匹配濾波處理后進(jìn)行距離徙動(dòng)修正；

步驟S20：對距離徙動(dòng)修正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)函數(shù)法處理后進(jìn)行平均值運(yùn)算，得到多普勒中心頻率，并根據(jù)所述多普勒中心頻率對距離徙動(dòng)修正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行多普勒中心補(bǔ)償，得到多普勒中心補(bǔ)償數(shù)據(jù)；

步驟S30：對所述多普勒中心補(bǔ)償數(shù)據(jù)進(jìn)行DBS成像，計(jì)算噪聲功率水平；

步驟S40：根據(jù)多普勒頻率分辨率構(gòu)造超完備稀疏字典，并根據(jù)所述超完備稀疏字典對所述多普勒中心補(bǔ)償數(shù)據(jù)進(jìn)行稀疏恢復(fù)；

步驟S50：對距離多普勒域內(nèi)的稀疏數(shù)據(jù)以線性插值法抽取與多普勒帶寬對應(yīng)的數(shù)據(jù)，并以抽取的第一組數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，將抽取的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化到大地坐標(biāo)下，并依次對抽取的數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，直至雷達(dá)天線一周掃描結(jié)束，得到廣域監(jiān)視圖像。

2.如權(quán)利要求1所述的基于稀疏表示的多普勒波束銳化成像方法，其特征在于，步驟S10中對回波信號進(jìn)行匹配濾波處理的表達(dá)式如下：

其中，rect(·)表示矩形窗函數(shù)，t_n表示第n時(shí)刻，即t_n＝n·T_r，n＝1,2,...,N，T_a＝N·T_r表示一個(gè)CPI內(nèi)的相干積累時(shí)間，T_r表示脈沖重復(fù)時(shí)間間隔，N表示機(jī)載雷達(dá)在一個(gè)相干積累時(shí)間間隔內(nèi)的脈沖總個(gè)數(shù)；

t表示快時(shí)間，R₀表示機(jī)載雷達(dá)與散射點(diǎn)目標(biāo)之間的初始斜距，c表示光速，R(t_n)表示雷達(dá)與散射點(diǎn)目標(biāo)之間的瞬時(shí)斜距，f_d表示多普勒中心頻率。

3.如權(quán)利要求2所述的基于稀疏表示的多普勒波束銳化成像方法，其特征在于，步驟S10中距離徙動(dòng)修正具體步驟為計(jì)算距離域內(nèi)匹配濾波處理數(shù)據(jù)與徙動(dòng)修正因子的乘積，其中徙動(dòng)修正因子表達(dá)式如下：

其中，ΔR(t_n)≈v·t_n·cosθ₀，v為載機(jī)平臺的速度，θ₀為雷達(dá)的波束視線與載機(jī)運(yùn)動(dòng)方向的夾角，f為距離頻率。

4.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的基于稀疏表示的多普勒波束銳化成像方法，其特征在于，步驟S20中多普勒中心頻率的計(jì)算公式如下：

其中，f_d表示多普勒中心頻率，s(m,n)表示第m個(gè)距離單元、第n個(gè)脈沖的回波信號離散形式，m∈{1,2,…,M}，M表示機(jī)載雷達(dá)在一個(gè)掃描周期內(nèi)接收到的回波信號包含的距離單元總個(gè)數(shù)；f_r表示機(jī)載雷達(dá)的脈沖重復(fù)頻率，f_{dc_INS}表示由慣導(dǎo)信息估計(jì)的多普勒中心頻率，()^*表示共軛，angle(·)表示求角度，floor[·]表示四舍五入操作，k∈{1,…,N}，為了方便，通常情況下取k＝1。

5.如權(quán)利要求4所述的基于稀疏表示的多普勒波束銳化成像方法，其特征在于，步驟S20中多普勒中心補(bǔ)償函數(shù)為：

exp(-j2πf_dn/f_r)

其中，n∈{1,…,N}，N表示機(jī)載雷達(dá)在一個(gè)相干積累時(shí)間間隔內(nèi)的脈沖總個(gè)數(shù)；f_r表示機(jī)載雷達(dá)的脈沖重復(fù)頻率。

6.如權(quán)利要求5所述的基于稀疏表示的多普勒波束銳化成像方法，其特征在于，步驟S30包括以下步驟：

步驟S31：對多普勒中心補(bǔ)償數(shù)據(jù)進(jìn)行DBS成像得到S(m,n)，根據(jù)DBS成像結(jié)果計(jì)算第n個(gè)多普勒單元的噪聲水平，具體公式如下：

其中，S(m,n)表示經(jīng)過常規(guī)處理的DBS圖像，L_P和L_Q分別對應(yīng)開始和結(jié)束的距離單元；

步驟S32：對步驟S31中的噪聲水平求平均值，最終結(jié)果為：

其中，N_P和N_Q分別表示起始和結(jié)束的多普勒單元，n表示多普勒單元索引，分布于遠(yuǎn)離多普勒中心的位置。