[發(fā)明專(zhuān)利]一種稀疏奇異值分解掃描雷達(dá)前視成像方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710593469.4
• 申請(qǐng)日: 2017-07-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107193003A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張寅;吳陽(yáng);李昌林;沙連童;毛德慶;徐帆云;黃鈺林;楊建宇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01S13/89
• 分類(lèi)號(hào): G01S13/89;G01S7/41
• 代理公司: 成都宏順專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙)51227
• 代理人: 周永宏

1.一種稀疏奇異值分解掃描雷達(dá)前視成像方法，其特征在于，包括：

S1、根據(jù)掃描雷達(dá)前視回波信號(hào)，將方位向信號(hào)構(gòu)造為目標(biāo)散射系數(shù)與天線測(cè)量矩陣運(yùn)算形式；步驟S1所述掃描雷達(dá)前視回波信號(hào)還包括以下處理過(guò)程：

A1、根據(jù)發(fā)射的線性調(diào)頻信號(hào)，構(gòu)造脈沖壓縮參考信號(hào)；將脈沖壓縮參考信號(hào)與回波進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，得到脈沖壓縮后的回波信號(hào)：

其中，f(x,y)為位于場(chǎng)景(x,y)處的目標(biāo)散射系數(shù)；sinc(·)為距離脈壓響應(yīng)函數(shù)，ω_a(t)為時(shí)間調(diào)制函數(shù)；t為方位向慢時(shí)間；N₁(τ,t)為成像過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲；τ是距離向時(shí)間變量；Ω為整個(gè)的成像區(qū)域；B為發(fā)射信號(hào)的信號(hào)帶寬；f_c為發(fā)射信號(hào)載頻；c為光速；R(x,y,t)為機(jī)載雷達(dá)平臺(tái)與前視成像區(qū)域中位于(x,y)的目標(biāo)的距離歷史；

A2、對(duì)脈沖壓縮后的回波信號(hào)進(jìn)行尺度變換，得到距離走動(dòng)校正后的回波信號(hào)：

其中，R₀為目標(biāo)相對(duì)于平臺(tái)的初始距離，N₂(τ,t)為進(jìn)行距離走動(dòng)校正處理后的系統(tǒng)中的噪聲；

S2、采用截?cái)嗥娈愔捣纸鈱?duì)回波信號(hào)和天線測(cè)量矩陣進(jìn)行重構(gòu)，得到主要目標(biāo)信息；

S3、根據(jù)步驟S2得到的主要目標(biāo)信息，基于稀疏約束條件，構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)；

S4、采用迭代求解目標(biāo)函數(shù)，得到目標(biāo)方位向分布。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稀疏奇異值分解掃描雷達(dá)前視成像方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括以下分步驟：

S21、首先利用奇異值理論對(duì)天線測(cè)量矩陣進(jìn)行奇異值分解，得到天線測(cè)量矩陣的逆矩陣；

其中，U和V分別為天線測(cè)量矩陣奇異值分解后的左右酉矩陣，N為天線測(cè)量矩陣的階數(shù)；v_i表示矩陣V中的元素；u_i表示矩陣U中的元素；(·)^-1表示求逆；(·)^T表示轉(zhuǎn)置；Σ為由矩陣D構(gòu)成的對(duì)角矩陣，D為奇異值構(gòu)成的對(duì)角矩陣，D＝diag(σ₁,σ₂,…,σ_r)，σ_i表示矩陣D中的元素；

S22、將天線測(cè)量矩陣的逆矩陣轉(zhuǎn)化為：

其中，s為方位向回波，且s是N×1維的向量；表示相同距離單元處目標(biāo)的散射系數(shù)，且為N×1維向量；為N×1維噪聲向量；為天線測(cè)量矩陣，且是N×N維的矩陣；

S23、對(duì)步驟S22得到的式子利用截?cái)嗥娈愔捣椒ǎコ^小奇異值，保留主要奇異值，得到主要目標(biāo)信息。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種稀疏奇異值分解掃描雷達(dá)前視成像方法，其特征在于，步驟S23具體為：對(duì)步驟S22得到的式子通過(guò)廣義交叉驗(yàn)證選擇截?cái)鄥?shù)j，得到主要目標(biāo)信息的表達(dá)式：

其中，表示相同距離單元處目標(biāo)的散射系數(shù)，且為N×1維向量；為N×1維噪聲向量；(·)^-1表示求逆；表示經(jīng)截?cái)鄥?shù)j截?cái)嗪蟮奶炀€測(cè)量矩陣。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種稀疏奇異值分解掃描雷達(dá)前視成像方法，其特征在于，步驟S3構(gòu)建的目標(biāo)函數(shù)為：

其中，λ為正則化參數(shù)，為主要目標(biāo)信息，表示相同距離單元處目標(biāo)的散射系數(shù)，且為N×1維向量；(·)^-1表示求逆；表示經(jīng)截?cái)鄥?shù)j截?cái)嗪蟮奶炀€測(cè)量矩陣；表示向量二范數(shù)的平方；表示向量一范數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種稀疏奇異值分解掃描雷達(dá)前視成像方法，其特征在于，所述步驟S4具體包括以下分步驟：

S41、初始化迭代策略：

其中，表示相同距離單元處目標(biāo)的散射系數(shù)的初始值；λ表示正則化參數(shù)；I為N階單位矩陣，為主要目標(biāo)信息；

S42、構(gòu)造迭代因子：

其中，表示相同距離單元處目標(biāo)的散射系數(shù)第k次迭代的值，diag(·)表示對(duì)角化運(yùn)算；

S43、根據(jù)步驟S42的迭代因子，計(jì)算得到目標(biāo)方位向分布表達(dá)式：

其中，λ為正則化參數(shù)，為主要目標(biāo)信息；(·)^-1表示求逆；表示經(jīng)截?cái)鄥?shù)j截?cái)嗪蟮奶炀€測(cè)量矩陣；

S44、重復(fù)步驟S42至步驟S43，得到步驟S3所述目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解，從而得到目標(biāo)方位向分布。