[發明專利]一種基于擾動矩陣估計的貝葉斯雷達關聯成像方法

有效

• 申請號: 201910936686.8
• 申請日: 2019-09-29
• 公開（公告）號: CN110764086B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 包敏;甘宜超;邢孟道;周靜
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89;G01S7/41
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長春

本發明公開了一種基于擾動矩陣估計的貝葉斯雷達關聯成像方法，包括：通過正則化方法約束回波信號計算模型估計擾動矩陣；基于貝葉斯理論利用回波的先驗概率密度分布函數和目標散射系數的先驗信息得到目標散射系數計算模型；根據所述目標散射系數計算模型求解目標散射系數。本發明的雷達關聯成像方法通過正則化方法約束回波信號計算模型，求解從而得到擾動矩陣，該擾動矩陣的存在可以降低參考矩陣的誤差，另外本發明根據先驗概率密度分布函數和目標散射系數的先驗信息得到目標散射系數計算模型，得到了最終的目標散射系數，從而能夠有效降低誤差的存在導致回波信號的失配情況。

技術領域

本發明屬于目標跟蹤技術領域，具體涉及一種基于擾動矩陣估計的貝葉斯雷達關聯成像方法。

背景技術

雷達關聯成像源自于傳統的光學成像，屬于一種新型凝視成像技術，雷達關聯成像可以突破傳統雷達成像的成像分辨率受到孔徑尺寸大小等限制的條件，實現高分辨率成像，雷達關聯成像已經成為了雷達成像領域新的發展方向。

雷達關聯成像依靠多個相互獨立的天線陣元發射隨機信號，在空間形成時空兩維隨機輻射場，將接收的散射回波信號形成的輻射場與預存的隨機輻射場進行關聯處理，從而獲得凝視區域內的高分辨率反演圖像。雷達關聯成像技術能夠突破天線的孔徑限制，并且與傳統的SAR(Synthetic Aperture Radar，合成孔徑雷達)成像相比，其分辨率不決定于多普勒頻率，不需要雷達與目標的相對運動即可實現高分辨率的凝視成像，在全天時、全天候、連續的對重點關注區域監測和特定目標識別等領域有著重要的應用價值。

然而，實際中雷達模型會存在多種引起誤差的因素，這些因素的共同作用會使參考矩陣存在誤差，導致模型失配。由于模型失配會嚴重影響雷達目標散射系數的重建性能。針對矩陣擾動問題，現有方法通過構造和求解稀疏約束下的正則化總體最小二乘優化問題，對于點目標場景取得了一定成果，但對于復雜場景就會存在分辨率不高的問題；針對模型失配下的雷達理論參考矩陣受到一種滿足零均值的高斯分布的白噪聲的干擾，提出來一種模型失配下的雷達關聯成像的改進的欠定系統求解方法，然而這種算法依賴于初始化值的設置，在模型誤差較大、信噪比較低等成像條件下，雷達超分辨成像性能較差。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種基于擾動矩陣估計的貝葉斯雷達關聯成像方法，主要過程是在總體最小二乘算法基礎上求解擾動矩陣的基礎上，使用貝葉斯方法完成對雷達探測目標平面的重建，使用總體最小二乘算法求解擾動矩陣算法簡單，復雜度較低。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

一種基于擾動矩陣估計的貝葉斯雷達關聯成像方法，包括：

通過正則化方法約束回波信號計算模型估計擾動矩陣；

基于貝葉斯理論利用回波的先驗概率密度分布函數和目標散射系數的先驗信息得到目標散射系數計算模型；

根據所述目標散射系數計算模型求解目標散射系數。

在本發明的一個實施例中，通過正則化方法約束回波信號計算模型估計擾動矩陣，包括：

基于回波信號初始計算模型和擾動矩陣得到回波信號計算模型；

通過正則化方法約束回波信號計算模型得到約束優化函數；

根據優化函數估計擾動矩陣。

在本發明的一個實施例中，根據優化函數模型估計擾動矩陣，包括：

將所述優化函數模型分解為僅包含所述目標散射系數和所述擾動矩陣的第一無約束函數；

將所述第一無約束函數分解為僅包含所述擾動矩陣的第二無約束函數；

根據所述第二無約束函數估計所述擾動矩陣。

在本發明的一個實施例中，根據所述第二無約束函數估計所述擾動矩陣，包括：