[發明專利]一種稀疏奇異值分解掃描雷達前視成像方法

在審

• 申請號: 201710593469.4
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107193003A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 張寅;吳陽;李昌林;沙連童;毛德慶;徐帆云;黃鈺林;楊建宇
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89;G01S7/41
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙)51227
• 代理人: 周永宏

本發明提出了一種稀疏奇異值分解的掃描雷達前視成像方法，應用于雷達成像技術領域，首先分析掃描雷達前視回波信號，構造目標散射系數與天線測量矩陣運算的方位回波模型，將方位高分辨問題轉化為矩陣求逆問題；其次，利用本發明提出的稀疏奇異值分解的方法構建目標函數，最后，利用迭代策略實現回波方位向信號求解；本發明的方法突破傳統TSVD方法分辨率提高和噪聲抑制矛盾的限制，并且降低成像結果對噪聲的敏感性，實現了方位向分辨率的提高。

技術領域

本發明屬于雷達成像技術領域，具體涉及掃描雷達前視方位向高分辨成像。

背景技術

雷達由于具有全天候和全天時的特性，被廣泛應用于軍事和民用領域。而實現雷達前視成像，在精確制導、飛行器自主著陸等領域都有重要的意義。然而，在傳統的雷達成像方法中，雖然通過掃描雷達可以得到前視區域實波束回波信號，但是孔徑大小和成像方法限制了成像區域的方位向分辨率，很難滿足實際應用對分辨率的需求。因此，利用信號處理的方法，實現前視區分辨率的改善具有重要意義。

文獻“Q.Huang,L.Qu,B.Wu,et al.UWB through-wall imaging based oncompressive sensing[J].Geoscience and Remote Sensing,IEEE Transactions on,2010,48(3):1408–1415.”中將L₁算子的正則化解卷積方法應用到雷達成像中，將雷達成像問題轉化為L₁算子為約束項的優化問題，但文獻中所述的方法的成像結果對噪聲較為敏感。文獻“Huang Yulin,Zha Yuebo,Yang Jianyu et al.Forward looking radar imagingby truncated singular value decomposition and its application for adverseweather aircraft landing 2015,15(6)14397–14414”將截斷奇異值方法用于雷達前視成像，利用截斷較小的奇異值，抑制噪聲的放大，實現矩陣求逆。但是該方法中，采用截斷奇異值手段，抑制噪聲放大的同時，目標信息量同樣會丟失，方位向分辨率會受到影響。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出了一種稀疏奇異值分解掃描雷達前視成像方法，利用奇異值分解理論，對天線測量矩陣奇異值分解，篩選保留主要奇異值，降低噪聲影響，保留目標的主要信息，對回波信號和天線測量矩陣進行重構，然后基于稀疏約束條件構建目標函數，并用迭代求解的策略恢復出目標方位向分布，提高方位向分辨率。

本發明的技術方案為：一種稀疏奇異值分解掃描雷達前視成像方法，包括：

S1、根據掃描雷達前視回波信號，將方位向信號構造為目標散射系數與天線測量矩陣運算形式；

S2、采用截斷奇異值分解對回波信號和天線測量矩陣進行重構，得到主要目標信息；

S3、根據步驟S2得到的主要目標信息，基于稀疏約束條件，構建目標函數；

S4、采用迭代求解目標函數，得到目標方位向分布。

進一步地，步驟S1所述掃描雷達前視回波信號還包括以下處理過程：

A1、根據發射的線性調頻信號，構造脈沖壓縮參考信號；將脈沖壓縮參考信號與回波進行相關運算，得到脈沖壓縮后的回波信號：

其中，f(x,y)為位于場景(x,y)處的目標散射系數；sinc(·)為距離脈壓響應函數，ω_a(t)為時間調制函數；t為方位向慢時間；N₁(τ,t)為成像過程中產生的噪聲；τ是距離向時間變量；Ω為整個的成像區域；B為發射信號的信號帶寬；f_c為發射信號載頻；c為光速；R(x,y,t)為機載雷達平臺與前視成像區域中位于(x,y)的目標的距離歷史；