[發明專利]一種SVD求逆分裂布雷格曼的掃描雷達前視成像方法

在審

• 申請號: 202210139498.4
• 申請日: 2022-02-16
• 公開（公告）號: CN114545402A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 李亞超;朱恩娣;蘇毅;王軒;郭亮;周宇;張磊
• 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;G01S7/292;G01S7/295;G06F17/16
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 陳宏社;王品華

本發明提出了一種SVD求逆分裂布雷格曼的掃描雷達前視成像方法，解決了現有技術中存在復雜矩陣求逆導致前視掃描雷達成像效率較低的問題。實現步驟為：對回波矩陣進行預處理；構建每個距離單元的目標散射幅度向量，噪聲幅度向量以及類卷積測量矩陣；建立每個距離單元前視高分辨成像類卷積模型；將前視高分辨成像問題轉換為無約束凸優化問題；獲取托普利茨矩陣；對類卷積測量矩陣進行奇異值分解，以獲取托普利茨矩陣的逆矩陣；采用裂布雷格曼求解無約束凸優化問題，將逆矩陣帶入目標散射幅度計算公式，得到掃描雷達前視高分辨圖像，本發明在保證高分辨成像質量的同時，顯著提升了成像效率，為實現前視掃描雷達快速成像提供了新思考。

技術領域

本發明屬于雷達成像技術領域，涉及一種適用于前視掃描雷達快速成像的方位角高分辨方法，可用于前視掃描雷達成像算法中的方位向聚焦快速處理。

背景技術

雷達前視區域高分辨成像是實現對地搜索、自主導航、環境勘測等的重要技術，傳統的單站合成孔徑雷達和多普勒波束銳化等技術須利用多普勒信息實現方位向聚焦，但在前視區域，雷達平臺航跡與天線的波束指向重合使得多普勒帶寬為零，無法實現方位向聚焦，形成前視盲區。

掃描雷達是一種常用的雷達工作模式，通過天線掃描的方式先后照射成像區域，獲得目標散射系數信息，不依賴多普勒頻率，因此可以適用于前視區域的成像。實現掃描雷達前視區域高分辨成像要求圖像在距離向和方位向同時具有相匹配的高分辨率，通過發射大時寬帶寬積的線性調頻信號，然后對距離向進行距離脈沖壓縮可實現距離向高分辨，方位向分辨率依賴于天線的孔徑寬度，由于天線孔徑寬度受平臺限制導致無法滿足實際工程中方位向高分辨率的需求，目前掃描雷達提高方位向分辨率方法主要有解卷積前視成像算法和單脈沖前視成像算法。

申請公布號為CN105607055A，名稱為“一種基于天線方向圖的機載雷達單脈沖前視成像方法”的專利申請，公開了一種基于天線方向圖的機載雷達單脈沖前視成像方法，該方法補償了實際天線與理想天線相位誤差角，再綜合和、差單脈沖實現對回波方位角的測量，測角精度高，能夠對單目標實現方位向高分辨率，但是該方法是建立在單脈沖測角的基礎上，受限于多數散射中心合成的角閃爍效應影響，不能區分在同一距離分辨單元或同一波束內的多個目標，導致對多目標的分辨率差。

申請公布號為CN108333587A，名稱為“基于分裂Bregman的前視掃描雷達超分辨成像方法”的專利申請，公開了一種基于分裂布雷格曼解卷積前視成像算法，該方法將前視掃描雷達方位向角超分辨問題轉化為數學中的L1正則化問題的求解，根據分Bregman算法進行變量分離，再通過交叉迭代，提高方位向分辨率，能夠實現同一波束覆蓋范圍內多個目標的區分，但是該方法每次迭代都涉及復雜的矩陣求逆運算，單次迭代的運算量較大，不利于快速成像。

發明內容

本發明的目的在于克服上述技術中存在的不足，提出了一種SVD求逆分裂布雷格曼的掃描雷達前視成像方法,在保證方位向成像分辨率的情況下，用于解決現有技術中涉及復雜矩陣求逆導致前視掃描雷達成像效率較低的技術問題。

為實現上述目的，本發明的技術方案包括如下步驟：

(1)對回波矩陣進行預處理：

(1a)掃描雷達獲取線性調頻信號的回波矩陣s：

對掃描雷達天線方向圖的幅度調制信號進行L點采樣，得到長度為L的采樣值向量距離單元數為N的掃描雷達獲取其向前視成像區域發射M個脈沖的線性調頻信號，經過每個距離單元分布的(M+L-1)個目標點反射的由采樣值向量幅度加權的維數為N×M的回波矩陣s，其中，N≥2，M≥2，L≥2；

(1b)對回波矩陣s進行預處理：