[發明專利]一種基于組網雷達的三維散射分布重構方法

有效

• 申請號: 201711284755.9
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN108226926B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 張群;劉瀟文;尹玉富;羅迎;李開明;孫莉;陳一暢;朱豐
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍工程大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 葉樹明

本發明提供一種基于組網雷達的三維散射分布重構方法，包括：第一步：通過推導空中目標向成像平面投影的投影公式，構建組網雷達三維散射分布重構模型；第二步：依據三維散射分布重構模型，利用提出的三維散射分布重構模型的求解算法，重構出目標散射點的三維分布，實現空中目標三維成像。該方法能夠利用三部普通的成像雷達，實現對空中目標三維成像，有效地降低了對雷達硬件復雜度和工藝精度的要求，提高了對空中目標三維成像的靈活度，為解決組網雷達體系下的空中目標三維成像提供了一種有力的方法。

技術領域

本發明涉及信號與信息處理技術，具體涉及一種基于組網雷達的三維成像技術。

背景技術

近年來，逆合成孔徑雷達(ISAR)成像技術憑借其自身在提供目標形狀、結構信息方面的優勢，以成為目標識別、分類領域中最重要的雷達任務之一。其中，ISAR二維成像結果可以看作是空中目標在ISAR成像平面的投影，成像平面由雷達視線方向和目標飛行方向確定。通過采用距離壓縮和相干處理的方法處理雷達觀測數據，可以得到高分辨目標ISAR像。但是，對于隱身目標和沿雷達視線方向飛行的目標，由于目標的散射點在方位向不能分開，導致無法獲得這類目標的ISAR像。組網雷達是分布在不同地理位置的多部雷達構成的雷達網絡，能夠從不同方向觀測目標，獲得空中目標不同視角下的觀測信息，是一種有效實現隱身目標和沿雷達視線方向飛行目標成像的方法。此外，隨著空中目標識別任務需求增加，相比目標二維成像結果，目標三維像能夠提供更多、更準確的目標信息，有效地提高了空間目標識別能力。

現有的空中目標三維成像技術主要可以分為三維干涉ISAR成像和MIMO雷達三維成像。其中，趙莉芝在其博士學位論文《空間目標干涉三維ISAR成像技術研究》(2015年)中系統介紹了目標干涉三維ISAR成像方法；朱宇濤等在《一種M～2發N～2收MIMO雷達平面陣列及其三維成像方法》(中國科學：信息科學,2011,41(12)：1495–1506)中著重探討了MIMO雷達三維成像方法。這些成像方法，通過增加雷達硬件的復雜度，都實現了空中目標三維成像的目的。

整體來說，現有文獻集中于采用功能性較強的雷達解決對空中目標三維成像的問題，但是，以下不足也會隨之而來。功能性較強的雷達通常需要多根天線排列成固定的幾何結構，對雷達硬件復雜度、做工精度要求較高。此外，功能性較強的雷達成本高，部署后很難移動，缺乏網絡化工作能力，在完成各項雷達任務時靈活性較差。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術中的不足之處，提出一種基于組網雷達的三維散射分布重構方法。

本發明是通過如下方式實現的：

步驟一：構建組網雷達三維散射分布重構模型；

步驟二：依據三維散射分布重構模型，利用提出的三維散射分布重構模型的求解算法，重構出目標散射點的三維分布，實現空中目標三維成像。

具體的，所述的步驟一具體包括：

為建立目標三維散射分布重構模型，降低模型求解的復雜度和計算量，用小立方體(空間網格單元)將目標所在的立方體空間網格化，空間網格單元的邊長用L_c表示，通過跟蹤和目標識別方法確定的目標長度為L_t，定義的立方體空間網格是一個能完全包含空中目標的一個空間區域，因此，空間網格邊長的取值為L_g＝2L_t，空間網格每條邊上含有的網格單元個數為(R₁,X,Y,Z)表示空間坐標系，空間網格用0-1矩陣X表示，F_m(·)表示空中目標在投影面上的投影像，I_m表示第m部雷達獲得的目標ISAR像，M表示場景中雷達的總個數，ω表示重構的三維散射分布中，散射點個數在目標函數中的權重，G表示空間網格矩陣X所有的取值集合；

以ISAR像與投影像的誤差最小，且重構的三維散射分布中散射點個數最少為目標函數，構建的組網雷達三維散射分布重構模型可以表示為：