一种雷达前视成像区域分割方法技术

本发明专利技术公开一种雷达前视成像区域分割方法，应用于雷达成像技术领域，通过对回波成像在方位向进行预分割，并计算预分割全局能量泛函，找出预分割全局能量泛函最小值对应的方位单元，根据该方位单元确定成像边界；本发明专利技术提出的方法，根据回波强度方位渐变和突变变化规律，实现的回波成像中心区域的有效分割，为雷达成像区域划分处理奠定基础。

【技术实现步骤摘要】
一种雷达前视成像区域分割方法
本专利技术属于雷达成像
，特别涉及一种雷达成像区域分割技术。
技术介绍
雷达前视成像能力，有利于飞行员对远方地形的判断和识别以及平台的自主导航，提高平台的侦察、监视、定位和识别能力，可以实现空投地点的准确定位，对于自主着陆、自主导航及前视侦察等领域具有重要的意义。目前，在雷达对地面成像的过程中，主要是通过发射大带宽信号和脉冲压缩技术获得距离向高分辨，利用雷达平台相对地面目标的方位向运动引起的多普勒频率变化提高方位向分辨率，如合成孔径雷达(SAR)，多普勒波束锐化(DBS)技术等，而当天线波束前视时，成像区地面目标回波多普勒频率梯度几乎为零，方位分辨率急速下降，再加上前视固有的多普勒模糊现象，从而形成传统SAR或DBS成像的前视盲区。针对雷达前视成像，特别是其中如何提高方位分辨率的问题，文献《机载雷达单脉冲前视成像算法》(《中国图象图形学》2010，15(3)：P462-469)采用单脉冲技术进行前视成像，该技术基于单脉冲测角原理，适用于强点目标，而对于复杂地貌情况，由于存在多散射中心，将会出现严重的角闪烁现象；文献“AnewSectorImagingRadarforEnhancedVision–SIREV”(SPIEConferenceonEnhancedandSyntheticVision,1999,pp.39-47,Florida)，采用阵列天线形成孔径，实现前视成像，但由于平台的尺寸限制了天线孔径的拓展，致使方位分辨率提高受限；文献“MaximumAPosteriori–BasedAngularSuperresolutionforScanningRadarImaging”(IEEETransactionsonAerospaceandElectronicSystems,2014,50(3):2389-2398.)，将实波束扫描雷达方位回波数据建模为天线方向图和目标散射系数卷积的基础上，通过反卷积的手段很好地实现了前视方位向超分辨成像，然而实际中由于平台运动的影响，并非所有区域都可以通过天线方向图与目标散射系数的卷积模型来简单描述。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提出一种雷达前视成像区域分割方法，能够有效分割出前视区域和侧视区域。本专利技术采用的技术方案为：一种雷达前视成像区域分割方法，首先获取扫描天线雷达回波，并进行距离向脉冲压缩，获得脉压后的回波强度；以零度扫描角为界将回波分为左边区域和右边区域，然后选取左边区域和右边区域中采样点数较多的部分做为待处理区域，对待处理区域执行以下过程：针对某一方位单元对回波数据进行预分割；其次根据当前待处理区域中脉压后的回波强度计算每一距离单元的预分割能量泛函，并将各泛函累加求和，得到对应方位单元的预分割全局能量泛函；根据预分割全局能量泛函最小的方位单元确定当前待处理区域分割区域；根据得到的待处理区域的分割区域及其与未处理的采样点数较少区域的关系，得到超分辨成像区域。进一步地，所述根据某一方位单元对回波数据进行预分割，具体为：对某一方位单元，以该方位单元对应的回波数据为临界，将该方位单元对应的回波数据预分割为第一子区域与第二子区域；所述第一子区域的方位左边界为方位单元1对应的回波数据，方位右边界为方位单元p-1对应的回波数据；所述第二子区域的方位左边界为方位单元p对应的回波数据，方位右边界为方位单元M0对应的回波数据。更进一步地，所述M0的取值为当前待处理区域的采样点数。更进一步地，其特征在于，所述当前待处理区域为以零度扫描角为界划分的左右区域中采样点数较多的区域，具体为：若左边区域采样点数大于或等于右边区域采样点数，则待处理区域为左边区域；若左边区域采样点数小于右边区域采样点数，则待处理区域为右边区域，并将待处理区域的方位单元均减去左边区域采样点数。进一步地，所述计算每一距离单元的预分割能量泛函，并将各泛函累加求和，得到对应方位单元的预分割全局能量泛函；具体为：A1、对某一距离单元，计算预分割后第三区域与第四区域各自的回波强度累计分布函数；A2、根据第三区域的回波强度累计分布函数，计算得到第三区域以及第三区域内的某一局部区域的线性wasserstein距离；A3、根据第四区域的回波强度累计分布函数，计算得到第四区域以及第四区域内的某一局部区域的线性wasserstein距离；A4、根据第三区域以及第三区域内的某一局部区域的线性wasserstein距离，以及第四区域以及第四区域内的某一局部区域的线性wasserstein距离，计算该距离单元的预分割能量泛函；A5、根据将所有距离单元的预分割能量泛函累加求和，得到对应方位单元的预分割全局能量泛函。更进一步地，所述第三区域为在当前距离单元下，其方位左边界为方位单元p对应的回波数据，方位右边界为方位单元M0对应的回波数据；所述第四区域为在当前距离单元下，其方位左边界为方位单元1对应的回波数据，方位右边界为方位单元p-1对应的回波数据。本专利技术的有益效果：本专利技术的一种雷达前视成像区域分割方法，通过对回波成像在方位向进行预分割，通过计算预分割全局能量泛函，找出预分割全局能量泛函最小值对应的方位单元，根据该方位单元确定成像边界；本专利技术的方法获得的回波成像中心区域确定结果，能够有效分割出回波的前视区域和侧视区域。附图说明图1为本专利技术实施例提供的方案示意图；图2为本专利技术实施例提供的方法流程图；图3为本专利技术实施例提供的左半部分数据各个方位单元的预分割全局能量泛函图；图4为本专利技术实施例提供的本专利技术实施后回波成像中心区域分割的结果。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；以下为便于理解采用的是左右对称的回波为例进行说明；对称的情形处理左边区域即可，右边区域根据左边区域结果对称到右边部分得出；实际中非对称的情况也可以采用本申请的方法进行计算，选取采样点数较多的一部分进行处理，再对称到另一部分区域即可。本申请实施例的扫描雷达的系统参数如表1所示。表1雷达系统仿真参数如图1所示为本专利技术的方案示意图；本专利技术的技术方案为：一种雷达前视成像区域分割方法，首先获取扫描天线雷达回波，并进行距离向脉冲压缩，获得脉压后的回波强度；然后根据某一方位单元对回波数据进行预分割；其次计算每一距离单元的预分割能量泛函，并将各泛函累加求和，得到对应方位单元的预分割全局能量泛函；最后将预分割全局能量泛函最小的方位单元确定为成像区域分割边界。如图2所示为详细的方法流程图，具体包括：首先获取扫描天线雷达回波，并进行距离向脉冲压缩，获得脉压后的回波强度I(x,y)x∈[1,M]代表其方位单元，M表示方位向采样点数；y∈[1,N]代表其距离单元，N表示距离向采样点数。M表达式表示为：其中，为雷达扫描角度范围，为左半部分扫描角度偏离零度最大值，为右半部分扫描角度偏离零度最大值，ω为雷达天线扫描速度，PRF为脉冲重复频率。雷达实际工作中，若则处理[1,M/2]内回波即可。若则选取采样点较多的一边进行处理。具体来说，当则处理扫描范围[1,ML]范围内回波，其中同理若则相应处理[ML+1,M]内回波，此时为后续处理方便，可将待处理区域采样点均减去ML，即认为待处理区域的采样点数仍是从1开始本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种雷达前视成像区域分割方法，其特征在于，首先获取扫描天线雷达回波，并进行距离向脉冲压缩，获得脉压后的回波强度；然后以零度扫描角为界将回波分为左右两个区域，再选取出左右两区域中采样点数较多的区域作为待处理区域，并对待处理区域执行以下过程：针对某一方位单元对回波数据进行预分割；其次根据当前待处理区域中脉压后的回波强度计算每一距离单元的预分割能量泛函，并将各泛函累加求和，得到对应方位单元的预分割全局能量泛函；根据预分割全局能量泛函最小的方位单元确定当前待处理区域分割区域；根据得到的待处理区域的分割区域及其与未处理的采样点数较少区域的关系，得到超分辨成像区域。

【技术特征摘要】
1.一种雷达前视成像区域分割方法，其特征在于，首先获取扫描天线雷达回波，并进行距离向脉冲压缩，获得脉压后的回波强度；然后以零度扫描角为界将回波分为左右两个区域，再选取出左右两区域中采样点数较多的区域作为待处理区域，并对待处理区域执行以下过程：针对某一方位单元对回波数据进行预分割；其次根据当前待处理区域中脉压后的回波强度计算每一距离单元的预分割能量泛函，并将各泛函累加求和，得到对应方位单元的预分割全局能量泛函；根据预分割全局能量泛函最小的方位单元确定当前待处理区域分割区域；根据得到的待处理区域的分割区域及其与未处理的采样点数较少区域的关系，得到超分辨成像区域。2.根据权利要求1所述的一种雷达前视成像区域分割方法，其特征在于，所述根据某一方位单元对回波数据进行预分割，具体为：对某一方位单元，以该方位单元对应的回波数据为临界，将该方位单元对应的回波数据预分割为第一子区域与第二子区域；所述第一子区域的方位左边界为方位单元1对应的回波数据，方位右边界为方位单元p-1对应的回波数据；所述第二子区域的方位左边界为方位单元p对应的回波数据，方位右边界为方位单元M0对应的回波数据。3.根据权利要求2所述的一种雷达前视成像区域分割方法，其特征在于，所述M0的取值为当前待处理区域的采样点数。4.根据权利要求3所述的一种雷达前视成像区域分割方法，其特征在于，所述当前待处理区域权利要求1中以零度扫描角为界划分的左右区域中采样点数较多的区域，具体为...

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