[發明專利]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

• 申請號: 201710034309.6
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106707278B
• 公開（公告）日: 2019-12-06
• 發明（設計）人: 陳洪猛;魯耀兵;穆賀強;易曉麗;劉京
• 申請（專利權）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 北京輕創知識產權代理有限公司
• 代理人: 楊立<國際申請>=<國際公布>=<進入國

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：對機載雷達在距離向接收到的回波信號進行匹配濾波處理后進行距離徙動修正；

步驟S20：對距離徙動修正后的數據進行相關函數法處理后進行平均值運算，得到多普勒中心頻率，并根據所述多普勒中心頻率對距離徙動修正后的數據進行多普勒中心補償，得到多普勒中心補償數據；

步驟S30：對所述多普勒中心補償數據進行DBS成像，計算噪聲功率水平；

步驟S40：根據多普勒頻率分辨率構造超完備稀疏字典，并根據所述超完備稀疏字典對所述多普勒中心補償數據進行稀疏恢復；

步驟S50：對距離多普勒域內的稀疏數據以線性插值法抽取與多普勒帶寬對應的數據，并以抽取的第一組數據為基準，將抽取的數據轉化到大地坐標下，并依次對抽取的數據進行拼接，直至雷達天線一周掃描結束，得到廣域監視圖像。

2.如權利要求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中對回波信號進行匹配濾波處理的表達式如下：

其中，rect(·)表示矩形窗函數，t_n表示第n時刻，即t_n＝n·T_r，n＝1,2,...,N，T_a＝N·T_r表示一個CPI內的相干積累時間，T_r表示脈沖重復時間間隔，N表示機載雷達在一個相干積累時間間隔內的脈沖總個數；

t表示快時間，R₀表示機載雷達與散射點目標之間的初始斜距，c表示光速，R(t_n)表示雷達與散射點目標之間的瞬時斜距，f_d表示多普勒中心頻率。

3.如權利要求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中距離徙動修正具體步驟為計算距離域內匹配濾波處理數據與徙動修正因子的乘積，其中徙動修正因子表達式如下：

其中，ΔR(t_n)≈v·t_n·cosθ₀，v為載機平臺的速度，θ₀為雷達的波束視線與載機運動方向的夾角，f為距離頻率。

4.如權利要求1至3任一項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個距離單元、第n個脈沖的回波信號離散形式，m∈{1,2,…,M}，M表示機載雷達在一個掃描周期內接收到的回波信號包含的距離單元總個數；f_r表示機載雷達的脈沖重復頻率，f_{dc_INS}表示由慣導信息估計的多普勒中心頻率，()^*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中多普勒中心補償函數為：

exp(-j2πf_dn/f_r)

其中，n∈{1,…,N}，N表示機載雷達在一個相干積累時間間隔內的脈沖總個數；f_r表示機載雷達的脈沖重復頻率。

6.如權利要求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：對多普勒中心補償數據進行DBS成像得到S(m,n)，根據DBS成像結果計算第n個多普勒單元的噪聲水平，具體公式如下：

其中，S(m,n)表示經過常規處理的DBS圖像，L_P和L_Q分別對應開始和結束的距離單元；

步驟S32：對步驟S31中的噪聲水平求平均值，最終結果為：

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