一种随机辐射雷达关联成像方法技术

本发明专利技术公开一种随机辐射雷达关联成像方法，应用于雷达成像技术领域，针对现有的随机辐射场构造方法，形成的辐射场分布含有较高的冗余信息，在有限带宽的阵列孔径下辐射场的矩阵相关性较高的问题，本发明专利技术首先通过传输天线阵列传输空间的随机信号来得到空间随机场，然后辐射场在配制好传输信号参数的基础上随时间随机变化；根据天线阵列的配置、传输信号的参数和目标距离历史得到空时二维随机辐射场的分布，由接收天线根据随机辐射场的分布来得到回波信号；最后，由随机辐射场的分布和回波信号的关系得到目标场景的相关成像结果；本发明专利技术的方法保证了发射信号随机幅度和相位的正交性，增强了回波随机散射场的非相关性。

【技术实现步骤摘要】
一种随机辐射雷达关联成像方法
本专利技术属于雷达成像
，特别涉及一种雷达关联成像技术。
技术介绍
雷达成像因其全天候和全天时的特性，被广泛应用于军事和民用领域。传统实孔径雷达，利用真实的大孔径天线或阵列天线产生窄波束来获得高方位分辨能力，但其实孔径方位分辨率依然有限。因此，雷达采用随机辐射信号，构建空-时两维随机辐射场，以获得更多的目标观测信息，对实现雷达高分辨成像具有重要作用。文献“Xu,R.,Li,Y.,Xing,M.,&Shao,P.(2014,October).3-Dghostimagingwithmicrowaveradar.InImagingSystemsandTechniques(IST),2014IEEEInternationalConferenceon(pp.190-194).IEEE.”中，作者利用相控阵天线调制其起始相位，利用两位空间波束形成构造空-时两维随机辐射场，该方法通过空-时两维随机辐射场凝视固定区域内的目标，利用接收的散射回波与随机辐射场间的逆运算关系，获得观测区域内目标的高分辨成像。但该方法因天线孔径限制，使随机辐射场的随机性因发射信号的时延传播而降低，成像分辨率因随机辐射场随机性的降低而下降。文献“Guo,Yuanyue,XuezhiHe,andDongjinWang."Anovelsuper-resolutionimagingmethodbasedonstochasticradiationradararray."MeasurementScienceandTechnology24.7(2013):074013.”中，作者提出了一种基于随机噪声辐射的空时两维随机辐射场产生方法，利用接收的回波与辐射场矩阵，得到观测区域内目标的高分辨成像。但文献中所述的随机辐射场构造方法，形成的辐射场分布含有较高的冗余信息，在有限带宽的阵列孔径下辐射场的矩阵相关性较高。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提出一种随机辐射雷达关联成像方法，通过产生行正交矩阵作为二维阵列初始幅度相位，以保证二维阵列初始幅度相位的正交性，来增强空时随机辐射场的随机性，提高随机辐射雷达关联成像性能。本专利技术采用的技术方案为：一种随机辐射雷达关联成像方法，包括：S1、通过正交初始幅度相位参数配置发射信号；S2、根据步骤S1的发射信号产生空-时二维随机辐射场；S3、根据步骤S2的空-时二维随机辐射场，得到目标点处产生的反射回波散射场矩阵；S4、通过对步骤S3的反射回波散射场矩阵求解，得到目标散射系数；S5、根据步骤S4得到的目标散射系数得到随机辐射雷达反演成像结果。进一步地，所述步骤S1具体包括以下分步骤：S11、根据发射信号的时宽、系统采样频率计算回波采样点数量Ts；S12、根据回波采样点数Ts和阵列发射天线单元个数MN-1，产生维数为Ts*(MN-1)的二维行向量正交矩阵A和P；S13、将A和P分别作为随机发射信号的幅度及相位；S14、根据天线单元的分布，对A和P沿行向量进行划分；S15、根据阵列分布将步骤S13确定的幅度和相位参数配置为发射信号。进一步地，所述的阵列分布为以间距为D沿行列均匀分布，且其中心位置为接收阵元。进一步地，步骤S2所述空-时二维随机辐射场由MN-1个发射阵元的辐射信号在目标点处叠加产生。进一步地，步骤S4对步骤S3的反射回波散射场矩阵采用截断奇异值矩阵求逆方法，得到目标散射系数。本专利技术的有益效果：本专利技术的一种随机辐射雷达关联成像方法，首先通过传输天线阵列传输空间的随机信号来得到空间随机场，然后辐射场在配制好传输信号参数的基础上随时间随机变化；根据天线阵列的配置、传输信号的参数和目标距离历史得到空时二维随机辐射场的分布，由接收天线根据随机辐射场的分布来得到回波信号；最后，由随机辐射场的分布和回波信号的关系得到目标场景的相关成像结果；与
技术介绍
中的方法相比，本专利技术根据阵列空间分布和时间随机信号模型，保证了发射信号随机幅度和相位的正交性，以增强回波随机散射场的非相关性，能够弥补的
技术介绍
的缺陷，为随机辐射雷达高分辨率成像奠定基础。附图说明图1为本专利技术关联成像的几何结构；图2为本专利技术方法的处理流程图；图3为不同随机辐射场产生方法的辐射场关联矩阵奇异值分布；图4为25dB信噪比下不同随机辐射场产生方法成像结果对比；其中，图4(a)为成像原始场景，图4(b)为基于相控阵天线波束形成的空-时随机辐射场生成方法得到的成像结果，图4(c)位采用随机噪声空-时随机辐射场生成方法得到的成像结果，图4(d)为本专利技术所提出的方法得到的成像结果；图5为15dB信噪比下不同随机辐射场产生方法成像结果对比；其中，图5(a)为成像原始场景，图5(b)为基于相控阵天线波束形成的空-时随机辐射场生成方法得到的成像结果，图5(c)位采用随机噪声空-时随机辐射场生成方法得到的成像结果，图5(d)为本专利技术所提出方法得到的成像结果。具体实施方式为便于本领域技术人员理解本专利技术的
技术实现思路
，下面结合附图对本
技术实现思路
进一步阐释。本专利技术的仿真实验都在Matlab2015b仿真平台上进行，如图1所示为本专利技术提供的关联成像的几何结构示意图，图中的xyz表示空间坐标轴，Ω表示成像目标场景，仿真中场景包括K*L个点，K和L分别表示沿着x轴与y轴方向的目标点数，如表1所示为本专利技术所用到的仿真参数，M、N分别表示沿x轴和y轴方向发射阵元的行数和列数。表1仿真参数载频fc＝10GHz场景大小40m*40m发射阵元数量M*N-1＝99目标间距0.8m阵元间距D＝0.2m采样频率fs＝1GHz发射信号时宽B＝400MHz场景距离H＝1km如图2所示为本专利技术的方案流程图，本专利技术的技术方案为一种随机辐射雷达关联成像方法，基于初始正交幅度-相位配置的空-时随机辐射场关联成像方法，根据阵列空间分布和时间随机信号模型，通过保证发射信号随机幅度和相位的正交性，以增强回波随机散射场的非相关性，能够弥补的
技术介绍
的缺陷，为随机辐射雷达高分辨率成像奠定基础；具体包括以下步骤：S1、通过正交初始幅度相位参数配置发射信号；S2、根据步骤S1的发射信号产生空-时二维随机辐射场；S3、根据步骤S2的空-时二维随机辐射场，得到目标点处产生的反射回波散射场矩阵；S4、通过对步骤S3的反射回波散射场矩阵求解，得到目标散射系数；S5、根据步骤S4得到的目标散射系数得到随机辐射雷达反演成像结果。所述步骤S1具体包括以下分步骤：S11、根据发射信号的时宽、系统采样频率计算回波采样点数量Ts；Ts＝T*fs＝1000其中，T表示发射信号的时宽，fs表示系统采样频率。S12、根据回波采样点数Ts和阵列发射天线单元个数MN-1，产生维数为Ts*(MN-1)的二维行向量正交矩阵A和P；S13、将A和P分别作为随机发射信号的幅度及相位；S14、根据天线单元的分布，对A和P沿行向量进行划分，即将Ts*(MN-1)维矩阵依照阵列位置划分为Ts个(MN-1)的向量；S15、根据阵列分布将步骤S13确定的幅度和相位参数配置为发射信号；这里所述的阵列分布实际为阵列的结构，具体的阵列结构为以间距为D沿行列均匀分布，且其中心位置为接收阵元。根据步骤S1得到的发射信号随时间维度可以表示为其中，Ai本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种随机辐射雷达关联成像方法，其特征在于，包括：S1、通过正交初始幅度相位参数配置发射信号；S2、根据步骤S1的发射信号产生空‑时二维随机辐射场；S3、根据步骤S2的空‑时二维随机辐射场，得到目标点处产生的反射回波散射场矩阵；S4、通过对步骤S3的反射回波散射场矩阵求解，得到目标散射系数；S5、根据步骤S4得到的目标散射系数得到随机辐射雷达反演成像结果。

【技术特征摘要】
1.一种随机辐射雷达关联成像方法，其特征在于，包括：S1、通过正交初始幅度相位参数配置发射信号；S2、根据步骤S1的发射信号产生空-时二维随机辐射场；S3、根据步骤S2的空-时二维随机辐射场，得到目标点处产生的反射回波散射场矩阵；S4、通过对步骤S3的反射回波散射场矩阵求解，得到目标散射系数；S5、根据步骤S4得到的目标散射系数得到随机辐射雷达反演成像结果。2.根据权利要求1所述的一种随机辐射雷达关联成像方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下分步骤：S11、根据发射信号的时宽、系统采样频率计算回波采样点数量Ts；S12、根据回波采样点数Ts和阵列发射天线单元个数MN-1，产生维数为Ts*(MN-1)的二维行向...

【专利技术属性】
技术研发人员：张寅，毛德庆，聂宪波，张永伟，张永超，黄钰林，杨建宇，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51