[發(fā)明專(zhuān)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(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710034309.6
• 申請(qǐng)日: 2017-01-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106707278B
• 公開(kāi)（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(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京無(wú)線電測(cè)量研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01S13/89
• 分類(lèi)號(hào): G01S13/89;G01S7/41
• 代理公司: 11212 北京輕創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 楊立<國(guó)際申請(qǐng)>=<國(guó)際公布>=<進(jìn)入國(guó)

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于稀疏表示的多普勒波束銳化成像方法及裝置，方法為對(duì)距離向接收到的回波信號(hào)進(jìn)行匹配濾波處理，對(duì)處理后數(shù)據(jù)進(jìn)行距離徙動(dòng)修正；對(duì)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，并求平均值，得到多普勒中心值，對(duì)距離徙動(dòng)修正后數(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)；對(duì)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；根據(jù)多普勒頻率分辨率構(gòu)造超完備稀疏字典，并對(duì)多普勒中心補(bǔ)償數(shù)據(jù)進(jìn)行稀疏恢復(fù)；對(duì)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(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，并以第一組數(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(duì)抽取的數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，直至得到廣域監(jiān)視圖像。該方法具有較高的橫向分辨率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)載雷達(dá)成像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種適用于廣域監(jiān)視、對(duì)地偵察攻擊、地形測(cè)繪、海洋搜索等的基于稀疏表示的多普勒波束銳化成像方法及裝置。

背景技術(shù)

合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar,SAR)通過(guò)對(duì)地面場(chǎng)景進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)獲得較高的方位分辨率。但由于這種體制下天線波束通常是固定的，因此無(wú)法對(duì)遠(yuǎn)距離、大范圍內(nèi)的地面場(chǎng)景進(jìn)行成像監(jiān)視。為此，國(guó)內(nèi)外的許多專(zhuān)家和學(xué)者提出了廣域運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)(Wide-area GMTI,Wide-area Ground Moving Target Indication)，通過(guò)采用較窄的天線波束掃描的工作方式，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地面大場(chǎng)景的快速成像。利用Wide-area GMTI模式進(jìn)行廣域監(jiān)視時(shí)，通常采用多普勒波束銳化技術(shù)(DBS，Doppler Beam Sharpening)獲得大范圍的地面場(chǎng)景圖像，其測(cè)繪帶寬度是傳統(tǒng)的SAR模式難以企及的。然而，由于廣域GMTI模式要求較高的數(shù)據(jù)重訪率及其對(duì)場(chǎng)景信息的實(shí)時(shí)更新，雷達(dá)天線波在對(duì)某一方位角的波束駐留時(shí)間非常短暫，因此相干積累時(shí)間非常有限，大大限制的了DBS成像的方位分辨率。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種使用方便，不需要對(duì)現(xiàn)有雷達(dá)設(shè)備進(jìn)行硬件改進(jìn)，雷達(dá)分辨率高的基于稀疏表示的多普勒波束銳化成像方法及裝置。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：提供一種基于稀疏表示的多普勒波束銳化成像方法，包括以下步驟：

步驟S10：對(duì)機(jī)載雷達(dá)在距離向接收到的回波信號(hào)進(jìn)行匹配濾波處理，并對(duì)匹配濾波處理數(shù)據(jù)進(jìn)行距離徙動(dòng)修正；

步驟S20：對(duì)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，并對(duì)處理后數(shù)據(jù)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(duì)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(duì)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(duì)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：在距離多普勒域以線性插值法抽取對(duì)應(yīng)多普勒帶寬內(nèi)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(duì)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。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，達(dá)到的技術(shù)效果為：本發(fā)明提供的基于稀疏表示的多普勒波束銳化成像方法及裝置，充分利用DBS成像時(shí)地面場(chǎng)景在多普勒域的稀疏先驗(yàn)信息，將DBS超分辨成像問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)稀疏優(yōu)化問(wèn)題，通過(guò)求解L0范數(shù)獲得高分辨的多普勒頻譜。上述基于稀疏表示的多普勒波束銳化成像方法的雷達(dá)分辨率高，比傳統(tǒng)方法的雷達(dá)方位分辨率提高了2-4倍，并且不需要對(duì)現(xiàn)有雷達(dá)設(shè)備進(jìn)行硬件改進(jìn)，具有很高的實(shí)用性。

較優(yōu)地，在上述技術(shù)方案中，步驟S10中對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行匹配濾波處理的表達(dá)式如下：