一种mimo雷达距离-角度二维超分辨率成像算法
【专利摘要】本发明涉及一种MIMO雷达距离-角度二维超分辨率成像算法，步骤1：建立MIMO雷达成像的数学模型；步骤2：利用多波形自适应脉冲压缩方法进行脉冲压缩，获得观测场景的距离像，并且实现发射波形的分离，得到MIMO雷达虚拟阵列的接收信号；步骤3：在虚拟阵列端，利用超分辨率空间谱估计算法对不同距离单元回波信号进行方位向聚焦，完成高分辨率的距离-角度二维聚焦成像。
【专利说明】一种MIMO雷达距离-角度二维超分辨率成像算法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种MIMO雷达距离-角度二维超分辨率成像算法。
【背景技术】
[0002]MIMO雷达是本世纪初出现的一种新型的雷达体制，一经提出就受到广大雷达工作者的关注。MMO雷达同时采用多个发射天线发射相互正交的信号，再在接收端通过匹配滤波将发射波形分离，形成远多于实际阵元数的虚拟阵列，从而获得诸多优势，如更多的可辨识目标数、更高的角度分辨率等。MIMO雷达这种工作方式使得其成像兼具了实时性和高分辨率的特点，因此MMO雷达成像具有广泛的应用前景。设计合适的成像算法是充分发挥MIMO雷达成像优势的关键。
[0003]一种常见的MMO雷达成像算法是“延迟一相加”类算法，包括改进的Kirchhoff偏移算法、反向投影算法(BP:Back Projection)算法和衍射堆栈(diffraction stack)算法等。这类算法是数据独立的，具有与匹配滤波和波束形成相似的形式，其优点是算法简单易于实现，输出信噪比高，但这类算法的分辨率有限且旁瓣水平较高，成像效果较差。
[0004]为了获得更好的成像效果，人们将一些超分辨率谱估计方法应用到MMO雷达成像中，如迭代自适应算法(IAA:Iterative AdaptiveAlgorithm),空间-距离自适应处理(SRAP: Space-Range Adaptive Processing)等。Robert 等利用迭代自适应算法实现了 MIMO雷达距离-角度-多普勒三维成像，Higgins等提出了空间-距离自适应处理算法，这两种MIMO雷达成像算法都是利用自适应技术设计二维联合的距离-角度单元滤波器权矢量，通过迭代更新二维权矢量和获得的雷达图像幅值，最终得到高分辨率和低旁瓣的成像结果。但是这两种方法采用联合的距离-角度二维权矢量，自适应维数巨大，算法的时间复杂度和空间复杂度都非常大，不仅难以进行实时成像，而且在常用处理器中运行都非常困难。Higgins提出一种序贯的RISR-APC 二维成像算法，首先对MIMO雷达接收阵列所接收信号做超分辨率的空间谱估计，分离出各个角度间隔内回波信号，然后对各个角度间隔回波信号进行自适应脉冲压缩，得到了角度一距离二维图像。这种方法通过两个连续的一维自适应过程获得场景的二维图像，与二维联合自适应相比所需的自适应维数要小得多，所以降低了算法复杂度，运算效率得到提高。但是这种方法直接在MIMO雷达接收端进行超分辨率空间谱估计，可估计空间角度数和角度分辨率都受实际接收阵列限制，空域角度间隔信号分离往往得不到理想的效果，导致后续的成像结果出现较大偏差，影响了算法的稳定性。
【发明内容】
[0005]本发明目的在于提供一种MIMO雷达距离-角度二维超分辨率成像算法，能够有效得提高运算速度，减小聚焦成像所需的时间，提高成像的实时性，并且提高角度分辨率和稳定性。
[0006]实现本发明目的技术方案:
[0007]一种MMO雷达距离-角度二维超分辨率成像算法，其特征在于:[0008]步骤1:建立MMO雷达成像的数学模型；
[0009]步骤2:利用多波形自适应脉冲压缩方法进行脉冲压缩，获得观测场景的距离像，并且实现发射波形的分离，得到MMO雷达虚拟阵列的接收信号；
[0010]步骤3:在虚拟阵列端，利用超分辨率空间谱估计算法对不同距离单元回波信号进行方位向聚焦，完成高分辨率的距离-角度二维聚焦成像。
[0011]步骤2中，具体包括以下步骤，
[0012]步骤2.1:初始化距离像；公式如下，
【权利要求】
1.一种MIMO雷达距离-角度二维超分辨率成像算法，其特征在于: 步骤1:建立MMO雷达成像的数学模型； 步骤2:利用多波形自适应脉冲压缩方法进行脉冲压缩，获得观测场景的距离像，并且实现发射波形的分离，得到MMO雷达虚拟阵列的接收信号； 步骤3:在虚拟阵列端，利用超分辨率空间谱估计算法对不同距离单元回波信号进行方位向聚焦，完成高分辨率的距离-角度二维聚焦成像。
2.根据权利要求1所述的MIMO雷达距离-角度二维超分辨率成像算法，其特征在于:步骤2中，具体包括以下步骤， 步骤2.1:初始化距离像；公式如下，
3.根据权利要求2所述的MIMO雷达距离-角度二维超分辨率成像算法，其特征在于:步骤3中，具体包括以下步骤， 步骤3.1:初始化后向散射系数估值；公式如下，
【文档编号】G01S13/89GK104020469SQ201410234795
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】王伟, 马跃华, 张斌, 梁栋, 李欣, 黄平, 王慧, 陈铮 申请人:哈尔滨工程大学