[發(fā)明專利]一種掃描雷達(dá)前視成像方位超分辨方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910490276.5
• 申請(qǐng)日: 2019-06-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110109097B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張寅;張啟平;張文濤;庹興宇;毛德慶;張永超;裴季方;郭德明;黃鈺林;楊建宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S13/89
• 分類號(hào): G01S13/89
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發(fā)明提供了一種掃描雷達(dá)前視成像方位超分辨方法，屬于雷達(dá)成像領(lǐng)域。本發(fā)明針對(duì)雷達(dá)前視成像方位分辨率較低的問(wèn)題，通過(guò)貝葉斯解卷積方法，來(lái)提高雷達(dá)前視成像的方位向分辨率。在本發(fā)明中，首先令噪聲服從復(fù)高斯分布，目標(biāo)服從拉普拉斯分布；然后在貝葉斯框架下，基于最大后驗(yàn)估計(jì)將超分辨問(wèn)題轉(zhuǎn)化為凸優(yōu)化問(wèn)題；最后通過(guò)LBWK(linearized Bregman with kicking)算法來(lái)求解凸優(yōu)化問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)方位向超分辨成像。本發(fā)明的創(chuàng)新在于引入了目標(biāo)和噪聲的先驗(yàn)分布，并且在求解過(guò)程中避免了矩陣求逆操作，有效地抑制了噪聲放大，且降低了由于求逆操作帶來(lái)的時(shí)間損耗，因此具有更好的超分辨性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達(dá)成像領(lǐng)域，特別涉及一種掃描雷達(dá)前視成像方位超分辨方 法。

背景技術(shù)

實(shí)現(xiàn)雷達(dá)前視區(qū)域高分辨成像在飛行器自主著陸、武器精確制導(dǎo)、災(zāi)害搜 救等應(yīng)用中具有重要的意義。雖然現(xiàn)有的雷達(dá)體制如合成孔徑雷達(dá)(SAR)、多 普勒波束銳化(DBS)等能實(shí)現(xiàn)方位和距離高分辨成像，但不能用于前視區(qū)域。 采用實(shí)孔徑掃描雷達(dá)能夠?qū)崿F(xiàn)前視區(qū)域成像，但由于天線孔徑的限制，其方位 向分辨率較低，無(wú)法滿足高分辨成像的需求。盡管掃描雷達(dá)方位向分辨率可以 通過(guò)增大天線孔徑來(lái)提高，但在實(shí)際應(yīng)用中受到硬件條件限制難以實(shí)現(xiàn)。因此， 采用信號(hào)處理的方式提高掃描雷達(dá)前視成像方位向分辨率具有重要意義。

現(xiàn)有技術(shù)中，利用單脈沖技術(shù)的方法，能夠?qū)文繕?biāo)實(shí)現(xiàn)方位向高分辨， 但是該方法不能區(qū)分在同一波瓣內(nèi)的多目標(biāo)；另外，可采用維納濾波的方法改 善方位向分辨率，但該方法只有平滑效應(yīng)，對(duì)分辨率提升有限；而采用截?cái)嗥?異值分解(TSVD)的方法，通過(guò)截?cái)噍^小奇異值來(lái)抑制噪聲放大，但由于截?cái)嗪?信息丟失，導(dǎo)致分辨率提升有限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提出了一種掃描雷達(dá)前視成像 方位超分辨方法，首先假設(shè)噪聲服從復(fù)高斯分布，目標(biāo)服從拉普拉斯分布。然 后在貝葉斯框架下，基于最大后驗(yàn)估計(jì)將超分辨問(wèn)題轉(zhuǎn)化為凸優(yōu)化問(wèn)題。最后， 采用linearized Bregmanwith kicking(LBWK)算法來(lái)求解凸優(yōu)化問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)掃 描雷達(dá)前視成像方位超分辨。

一種掃描雷達(dá)前視成像方位超分辨方法，包括以下步驟：

S1、雷達(dá)發(fā)射線性調(diào)頻信號(hào)，接收回波信號(hào)，并對(duì)所述回波信號(hào)進(jìn)行脈沖 壓縮和距離走動(dòng)校正處理；

S2、將脈沖壓縮和距離走動(dòng)校正后的回波信號(hào)轉(zhuǎn)換到距離-角度域，并轉(zhuǎn) 換為卷積形式；

S3、將超分辨問(wèn)題轉(zhuǎn)換為凸優(yōu)化問(wèn)題；

S4、根據(jù)Bregman迭代方法，得到所述凸優(yōu)化問(wèn)題的迭代公式；

S5、根據(jù)所述凸優(yōu)化問(wèn)題的迭代公式，對(duì)變量p進(jìn)行求解，得到變量p的 迭代公式；

S6、初始化變量x^k，令迭代次數(shù)k＝0，設(shè)置迭代終值，根據(jù)所述變量p和 凸優(yōu)化問(wèn)題的迭代公式，得到變量x的迭代公式；

S7、根據(jù)所述變量x的迭代公式計(jì)算目標(biāo)變量x，令k＝k+1；

S8、當(dāng)k≥K-1時(shí)，迭代終止，輸出超分辨結(jié)果。

進(jìn)一步地，所述步驟S1包括：

機(jī)載平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度為v，高度為H，天線掃描速度為ω；初始前視角為 θ₀，方位角為俯仰角為α，雷達(dá)與目標(biāo)間距離為R₀；經(jīng)過(guò)時(shí)間t后，距離 歷史為

雷達(dá)發(fā)射線性調(diào)頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)下變頻，接收到的回波信號(hào)為