一种利用稀疏统计特性的机载雷达前视超分辨成像方法
【专利摘要】本发明属于机载雷达前视超分辨成像【技术领域】，公开了一种利用稀疏统计特性的机载雷达前视超分辨成像方法。该利用稀疏统计特性的机载雷达前视超分辨成像方法包括以下步骤：得出距离徙动校正后数据s天线方向图矩阵H；机载雷达有M个距离单元；在距离徙动校正后数据s中，与第i距离单元对应的数据为si，i取1至M；则将si转化为如下形式：si=H·σi+n，其中，σi表示与待求的第i距离单元对应的前视场景目标散射系数，n为设定的噪声；依据贝叶斯准则和目标场景的空域稀疏特性，并根据共轭梯度法得出σ1至σM，完成机载雷达在前视场景下的超分辨成像过程。
【专利说明】一种利用稀疏统计特性的机载雷达前视超分辨成像方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机载雷达前视超分辨成像【技术领域】，特别涉及一种利用稀疏统计特性的机载雷达前视超分辨成像方法，可用于飞机的对地侦察攻击、飞机的自主导航、海洋搜索以及导弹的末端匹配制导。
【背景技术】
[0002]机载雷达通过发射大的时宽带宽积信号来提高距离向分辨率，利用载机平台与地面目标的相对运动而引起的多普勒频移来提高方位向分辨率，如合成孔径雷达(SAR)和多普勒波束锐化(DBS)等。当机载雷达工作在前视条件下,载机航迹方向与天线波束指向重合，回波信号的多普勒带宽为零，方位分辨率会急剧下降，因此无法正确成像，形成前视盲区。现有的SAR成像及DBS成像主要是在侧视和斜视条件下，应用具有一定的局限。
[0003]机载雷达前视成像的研究最早开始于20世纪90年代，当时只有欧美国家的一些公开文献作了零星的报道。目前为止，针对前视成像问题，主要的解决方案有:双基地SAR前视成像方法、单脉冲前视成像方法以及实孔径前视成像方法等。
[0004]双基SAR技术将发射机与接收机分别放在不同的载体运动平台上来，利用发射机和接收机的不同空间位置和运动速速进行成像处理。但双基SAR的空间几何关系复杂，对发射机和接收机的飞行轨迹有严格要求，同时面临收发系统的同步问题，因此限制了双基SAR在实际中的应用。单脉冲技术是将脉冲压缩和测角技术结合在一起的成像体制，该算法利用单脉冲测角技术求出各个散射点偏离主波束中心的角度，从而进行成像。由于单脉冲技术至少需要和差两个通道的信息以对对前视状态下的每个点进行测角，因此计算量很大，并且单脉冲技术在波束内存在多个目标时性能急剧下降甚至无法分辨目标的准确位置。实孔径成像方法是基于解卷积理论，通过解卷积操作来获得目标方位的准确信息。但由于天线方向图的低通特性，丢失了原始场景在截止频率以外的高频细节信息，并且面临解卷积后的信噪比比损失问题，而且需要大量的解卷积运算，工程应用比较复杂。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提出一种利用稀疏统计特性的机载雷达前视超分辨成像方法。为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
[0006]一种利用稀疏统计特性的机载雷达前视超分辨成像方法包括以下步骤:
[0007]S1:机载雷达接收原始回波信号，对原始回波信号依次进行距离向脉冲压缩和距离徙动校正，得到距离徙动校正后数据s ;根据实测的天线方向图构建天线方向图向量，通过对天线方向图向量进行循环移位，得到天线方向图矩阵H ；
[0008]S2:机载雷达有M个距离单元；在距离徙动校正后数据s中，与第i距离单元对应的数据为Si，i取I至M ;则将Si转化为如下形式:
[0009]Si=H.ο i+n
[0010]其中，σ i表示与待求的第i距离单元对应的前视场景目标散射系数，η为设定的噪声；
[0011]S3:依据贝叶斯准则和目标场景的空域稀疏特性，将σ i的求解问题转化为以下优化模型:
【权利要求】
1.一种利用稀疏统计特性的机载雷达前视超分辨成像方法，其特征在于，包括以下步骤: S1:机载雷达接收原始回波信号，对原始回波信号依次进行距离向脉冲压缩和距离徙动校正，得到距离徙动校正后数据S ;根据实测的天线方向图构建天线方向图向量，通过对天线方向图向量进行循环移位，得到天线方向图矩阵H ； 52:机载雷达有M个距离单元；在距离徙动校正后数据s中，与第i距离单元对应的数据为Si，i取I至M ;则将Si转化为如下形式:
Si=H.ο j+η 其中，σ i表示与待求的第i距离单元对应的前视场景目标散射系数，η为设定的噪声； 53:依据贝叶斯准则和目标场景的空域稀疏特性，将σ ^勺求解问题转化为以下优化模型:
2.如权利要求1所述的一种利用稀疏统计特性的机载雷达前视超分辨成像方法，其特征在于，在步骤SI中，在原始回波信号进行距离向脉冲压缩之后，得到脉压后数据；对脉压后的数据在距离频域内乘以距离徙动校正因子，完成距离徙动校正过程，所述距离徙动校正因子为:
3.如权利要求1所述的一种利用稀疏统计特性的机载雷达前视超分辨成像方法，其特征在于，在步骤SI中，根据实测的天线方向图构建天线方向图向量tv则天线方向图矩阵H为:
H- [h-Na/2) h-Na/2+l ) h0,...，hNa/2] 其中，hk表示对Iitl进行循环移位，k取-Na/2至Na/2且k古0，Na为机载雷达方位向的锐化比；k的正负用于表示Iitl的两个相反的移位方向。
4.如权利要求1所述的一种利用稀疏统计特性的机载雷达前视超分辨成像方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下步骤:对于步骤S3中的等式
【文档编号】G01S7/41GK103885058SQ201410067314
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年2月26日 优先权日:2014年2月26日
【发明者】李明, 陈洪猛, 吴艳, 张鹏, 卢云龙, 贾璐, 张晓伟, 刘高峰 申请人:西安电子科技大学