[發(fā)明專利]基于目標(biāo)散射系數(shù)非負約束的全變差正則化關(guān)聯(lián)成像方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811267608.5
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109557540B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 包敏;陳穎
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

1.一種雷達關(guān)聯(lián)成像模型，其特征在于，所述雷達關(guān)聯(lián)成像模型為：

表示為矩陣形式為：

b＝Aσ+n；

其中，b為接收信號矢量，A表示輻射場參考矩陣，σ為目標(biāo)散射系數(shù)向量，n為噪聲向量；M為離散成像單元；成像區(qū)域M個成像單元的散射系數(shù)分別為[σ₁,σ₂,...,σ_M]；回波離散化得到K個采樣時刻[t₁,t₂…,t_K]；K個采樣時刻的噪聲分別為[n₁,n₂,...,n_K]，為k時刻，第m個成像單元的輻射場參考信號。

2.一種如權(quán)利要求1所述雷達關(guān)聯(lián)成像模型的構(gòu)建方法，其特征在于，所述雷達關(guān)聯(lián)成像模型的構(gòu)建方法包括：

(1)將成像區(qū)域分割成M個離散成像單元，這些離散網(wǎng)格具有相同的尺寸，成像網(wǎng)格的位置坐標(biāo)和散射特性由其中心點處的位置坐標(biāo)矢量和散射系數(shù)代替；成像區(qū)域M個成像單元的等效散射系數(shù)矢量為σ＝[σ₁,σ₂,...,σ_M]，若在某一個成像單元中不存在目標(biāo)點，則將散射系數(shù)設(shè)為零；

(2)陣元在XOY平面中的坐標(biāo)為第m個成像單元在成像平面內(nèi)的位置坐標(biāo)為H為發(fā)射陣元平面到成像平面的距離；脈沖重復(fù)周期為T_r，第i個陣元發(fā)射的信號為S_i(t)；

(3)雷達關(guān)聯(lián)成像發(fā)射陣列具有N個陣元，第i個陣元發(fā)射的隨機信號到第m個成像單元反射至接收陣元的延時為：

雷達接收回波離散化得到K個時刻[t₁,t₂…,t_K]的采樣值為：

其中，為輻射場參考信號，表示為：

其中，f_c為載頻。

3.一種利用權(quán)利要求1所述雷達關(guān)聯(lián)成像模型建立的非負約束最小全變差正則化函數(shù)，其特征在于，所述非負約束最小全變差正則化函數(shù)為：

其中，λ和v是拉格朗日乘子，β₁,β₂,β₃是懲罰參數(shù)；D為二維差分算子；為σ的相位，f為σ的幅度|σ|；松弛變量w；觀測模型表述為b＝Aφf；f表示σ的幅度|σ|。

4.一種權(quán)利要求3所述非負約束最小全變差正則化函數(shù)構(gòu)建方法，其特征在于，所述非負約束最小全變差正則化函數(shù)構(gòu)建方法包括：

(1)利用正則化方法將成像模型轉(zhuǎn)化成最優(yōu)化問題：

其中，為場景的離散梯度，D為二維差分算子；

其中，D⁽¹⁾，D⁽²)分別表示水平和豎直方向一階離散有限差分算子矩陣，參數(shù)ε為模型中誤差的大小；

(2)雷達成像中的目標(biāo)散射系數(shù)為復(fù)數(shù)，將目標(biāo)散射系數(shù)表示成幅度和相位的組合：σ＝φf；其中，是一個對角矩陣，為σ的相位，f為σ的幅度|σ|；σ表示成幅度及相位的組合后，觀測模型表述為b＝Aφf，優(yōu)化問題為：

(3)采用變量分離和懲罰的優(yōu)化方法，通過引用松弛變量w將Df從不可微分項||Df||₂中替換出來，并對w和Df的殘差項進行懲罰約束：

(4)在全變差正則化函數(shù)中增加了約束項，用來將回波數(shù)據(jù)的幅度限定為實數(shù)，使得正則化問題的解能夠更加符合實際情況，加入對幅度的實數(shù)約束后整理得：

其中，f^*表示f的共軛；

(5)將待優(yōu)化的函數(shù)與拉格朗日乘數(shù)項和約束的懲罰項組合可得如下的正則化函數(shù)：

其中，λ和v是拉格朗日乘子，β₁,β₂,β₃是懲罰參數(shù)。