[發明專利]一種大尺度海域場景圖像重建方法

有效

• 申請號: 201911042976.4
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN111025289B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發明（設計）人: 曾張帆;諶雨章;周艷玲;潘永才
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89;G01S13/86;G01S7/41
• 代理公司: 武漢帥丞知識產權代理有限公司 42220
• 代理人: 劉丹;朱必武

1.一種大尺度海域場景圖像重建方法，所述方法包括如下步驟：

S1，啟動安裝于飛機上的信號收集裝置；

S2，采用信號收集裝置按照預定的軌跡采集海面反射回來的信號；

S3，將信號收集裝置采集到的信號分別經由基帶處理、降采樣、預處理以及匹配濾波，以完成初始信號重構；

S4，對初始重構信號進行傅里葉逆變換和最小二乘處理，完成圖像重建；

在步驟S1中，所述信號收集裝置包括天線組件、射頻組件、模數轉換組件和通信組件；所述天線組件包括參考天線和雷達天線，大尺度海域場景雷達成像系統搭載在地面上，用于接收參考射頻信號的參考天線指向北斗衛星；用于接收雷達射頻信號的雷達天線指向海洋區域；所述射頻組件包括低噪聲放大電路和帶通濾波器電路，所述模數轉換組件用于將所述射頻組件輸出的信號進行模數轉換，并輸出參考信號和雷達信號；通信組件，用于實現信號收集裝置和大尺度海域場景雷達成像系統之間的通信；

在步驟S3中，按照如下方法進行初始信號重構：

S31，產生一個頻率和北斗衛星信號相同的正弦信號，將所述參考信號和所述雷達信號分別和所述正弦信號混頻，進而獲得參考基帶信號和雷達基帶信號；

S32，產生正態分布矩陣，其列的數量和一個北斗子幀長度相等，其行的數量等于一個北斗子幀長度的1/5；矩陣的元素符合標準正態分布；

S33，將參考基帶信號分割為若干參考子信號，每個參考子信號的長度和一個北斗子幀長度相等；依次將所述參考子信號和所述正態分布矩陣進行乘法運算，依次輸出若干參考子處理信號；將所有參考子處理信號依次串聯，形成參考處理信號；

S34，將雷達基帶信號分割為若干雷達子信號，每個雷達子信號的長度和一個北斗子幀長度相等；依次將所述雷達子信號和所述正態分布矩陣進行乘法運算，依次輸出若干雷達子處理信號；將所有雷達子處理信號依次串聯，形成雷達處理信號；

S35，對所述參考處理信號和所述雷達處理信號，以一個北斗子幀長度為單位，進行卷積運算，獲得卷積信號；對所述卷積信號，以一個北斗子幀長度為單位，分割為若干子卷積信號；

S36，依次對每個子卷積信號進行處理，產生時間誤差信息和北斗導航電文，具體包括：找到子卷積信號的最大值，獲得最大值所對應的時間索引，即為子時間誤差，將所有所述子時間誤差依次組合，形成所述時間誤差信息；

S37，將所有子卷積信號的最大值依次做差分操作，產生差分值向量，找到所述差分值向量的最大值，將所述最大值除以2，即為閾值，找到所有差分值向量中大于閾值的差分值；

S38，將所述時間誤差信息，所述北斗導航電文以及北斗基帶信號，產生高信噪比參考信號；

S39，將所述高信噪比參考信號和所述雷達信號，以一個北斗子幀長度為處理單元進行卷積運算，獲得初始重構信號。

2.根據權利要求1所述的一種大尺度海域場景圖像重建方法，其特征在于：在步驟S4中，按照如下方法進行圖像重建：

S41，將初始重構信號以一個北斗信號子幀長度為處理單元，進行傅里葉逆變換，獲得復雜重構信號；

S42，將所述復雜重構信號，以一個北斗信號子幀長度為處理單元，進行串并轉化，產生復雜重構矩陣，其列的數量為一個北斗信號子幀長度；定義一個圖像矩陣，其行數與復雜重構矩陣行數相同，其列數與所述正態分布矩陣列數相同；所述圖像矩陣初始值為零；依次將復雜重構矩陣的每一行設置為輸出，所述正態分布矩陣設置為系數，

采用最小二乘法，依次獲得圖像向量；將所有圖像向量由上到下對所述圖像矩陣進行填充，形成圖像。