[發明專利]基于改進松弛算法的多帶融合算法

有效

• 申請號: 202011463271.2
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112596051B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 李王哲;蔣文
• 申請（專利權）人: 中國科學院空天信息創新研究院
• 主分類號: G01S13/87
• 分類號: G01S13/87;G01S13/89;G01S7/41
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王文思

本公開提供了一種基于改進松弛算法的多帶融合算法，包括：接收多個子帶信號，從多個子帶信號中選取一個子帶信號作為參考信號，并基于改進松弛算法補償其余子帶信號與參考信號之間的非相干項，基于已完成非相干項補償的各子帶信號，利用改進松弛算法估計大帶寬信號的幾何繞射模型參數，將幾何繞射模型參數帶入幾何繞射模型中，重構出大帶寬信號。本公開提供的算法在相干處理中，基于改進松弛算法估計各子帶幾何繞射模型參數，并使用估計出的參數計算和補償非相干項，可在強雜波條件下精確估計非相干項；由于算法可精確估計目標位置對應的頻率采樣點，因此成像分辨率高；還可估計缺失頻帶信號，以估計大帶寬雷達信號，且估計精度高。

技術領域

本公開涉及雷達成像技術領域，尤其涉及一種基于改進松弛算法的多帶融合算法。

背景技術

微波雷達通過向目標上發射電磁波及處理目標的反射電磁波來觀測目標，具有有全天時、全天候的工作能力。相比于光學探測器，微波雷達可在惡劣環境中探測、跟蹤和識別目標，在國土測繪、洪水監測、海冰監測、土壤濕度調查、森林資源清查、地質調查等領域發揮著不可或缺的重要作用。

為獲取目標更精細的信息，需提高微波雷達的距離和方位分辨率。距離分辨率可通過發射大帶寬線性調頻信號來提高，方位分辨率可通過增加成像積累角來提高。大帶寬信號的產生有兩種方法：第一種是直接通過更換射頻前端來產生超大帶寬信號，但這樣會消耗大量人力和物力；同時，由于目前頻譜利用率高，所發射的大帶寬信號對應頻譜會被其他設備部分占用，從而造成雷達回波信號不準確。；第二種方法是，發射幾個頻帶不重疊的帶寬相對較窄的信號(即子帶信號)，在處理回波時將各子帶信號融合成一個帶寬先對較大的信號，即多帶雷達信號融合算法。該方法不需要更改現有雷達系統，減小了人力物力消耗，同時通過合理設置子帶所在頻帶，接收回波不會被其他設備信號污染。因此，研究多帶雷達信號融合算法意義重大。

文獻(Cuomo，K.M，Pion，et?al.Ultrawide-band?coherent?processing[J].IEEETransactions?on?Antennas?and?Propagation，1999.)中采用AIC(The?AkaikeInformation?Criterion)和MDL(Minimum?Description?Length)準則來估計散射中心個數，采用root-MUSIC算法融合子帶信號。其中，AIC和MDL準則因為沒有考慮到回波信號自身的特點，所以在真實回波信號應用中表現效果不理想。除此以外，root-MUSIC算法的抗雜波性能不強，因此該算法在強雜波環境中表現差。文獻(Berry?P，Nguyen?N?H，TranHT.Compressive?Sensing-Based?Bandwidth?Stitching?for?Multichannel?MicrowaveRadars[J].Sensors，2020，20(3)：665.)中采用POMP(Pruned?OMP)算法估計子帶間的非相干參數和融合子帶信號。雖然該方法可在一定程度上降低了非相干項對融合精度的影響，但該文中使用的目標散射模型簡單，未考慮目標散射幅度隨頻率的變化，同時抗雜波能力弱，在雷達實際工作環境中精度低。

發明內容

鑒于上述問題，本發明提供了一種基于改進松弛算法的多帶融合算法，以解決現有多子帶雷達融合技術在高雜波條件下融合精度低的問題。

本公開的一個方面提供了一種基于改進松弛算法的多帶融合算法，包括：接收多個子帶信號，所述子帶信號由探測目標返回；從所述多個子帶信號中選取一個子帶信號作為參考信號，并基于改進松弛算法補償其余子帶信號與所述參考信號之間的非相干項；基于已完成非相干項補償的各所述子帶信號，利用改進松弛算法估計各所述子帶信號的融合幾何繞射模型的參數(B_m，α_m，x_m)，并根據所述幾何繞射模型估計所述探測目標的各散射中心的回波信號，以獲得初始的大帶寬信號；基于改進松弛算法將所述大帶寬信號進行迭代更新，得到最終的大帶寬信號。