一种运动平台前视方位俯仰二维超分辨成像方法技术

本发明专利技术公开了一种运动平台前视方位俯仰二维超分辨成像方法，通过建立机载雷达平台方位

【技术实现步骤摘要】
一种运动平台前视方位俯仰二维超分辨成像方法


[0001]本专利技术属于雷达成像
，具体涉及一种运动平台前视方位俯仰二维超分辨成像方法。

技术介绍

[0002]实孔径雷达(RAR)具有合成孔径雷达(SAR)和多普勒波束锐化(DBS)在成像机理方面无法实现的前视目标探测能力，它广泛应用于地形测绘、自主着陆和材料空投等民用领域。现有的RAR超分辨率方法可以提高方位成像分辨率，但其结果通常是具有固定俯仰角的方位
‑
距离二维图像，而不考虑俯仰角波束天线方向图的扫描调制。
[0003]为了获得与距离分辨率相匹配的高方位分辨率，文献“Zhang Y，Li J，Li M，et al.Online Sparse Reconstruction for Scanning Radar Using Beam
‑
Updating q
‑
SPICE.IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters，2021，19：1
‑
5”提出了一种基于波束更新的广义(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种运动平台前视方位俯仰二维超分辨成像方法，具体步骤如下：步骤S1、机载雷达平台方位
‑
俯仰二维扫描回波模型；设机载雷达平台在t＝0时位于A(0,0,Γ)点，且以速度v沿y轴方向匀速运动，Γ表示机载平台高度，t时刻机载平台运动至B点，可得AB＝vt，设扫描区域内一点P(x
P
,y
P
,z
P
)，关于xOy平面的投影为Q点，R
P
为初始时刻雷达平台与目标之间的距离，为目标相对于雷达平台的俯仰角，θ
P
为目标相对于y轴方向的方位角，根据几何关系，t时刻机载平台与目标的距离R(t)表示为：根据以下几何关系：将式(2)代入式(1)得：对R(t)进行泰勒展开，可得：其中，O(t2)表示t2的高阶项，在一个任意点目标的相干积累时间内(CPI)，满足vt＜＜R
P
，式(4)近似为：设扫描雷达发射线性调频信号：其中，τ为距离时间变量，T
p
为脉冲宽度，rect(
·
)表示矩形窗函数，f
c
表示载频，K
r
表示线性调频斜率，目标P点的回波信号表示为：其中，t为平台运动时间变量(慢时间)，τ为距离时间变量(快时间)，σ
P
为目标P的目标散射系数，κ表示一个包含各种增益和损耗的常数，c为电磁波传播速度，h(t)为天线方向图调制函数，距离上，通过脉冲压缩实现高距离分辨，在去载频和在脉冲压缩处理后，回波写为：其中，B
r
表示信号带宽，满足B
r
＝K
r
T
p
，sinc(
·
)表示脉冲压缩后的距离向信号包络，具
体记为sinc(γ)＝sin(πγ)/πγ，最后一项exp{
‑
j4πR(t)/λ}表示平台运动引起的多普勒相位项，λ表示波长；对目标空域Ω扫描，其中，Δθ和分别表示方位和俯仰波位跃度，Φ
θ
和分别表示方位和俯仰扫描范围，N
θ
和分别表示方位和俯仰采样点数，在机载雷达平台扫描过程中，快时间τ和慢时间t分别满足：中，快时间τ和慢时间t分别满足：其中，PRF表示脉冲重复频率，θ和表示方位俯仰角度变量，R表示距离变量；步骤S2、回波预处理；将式(9)和式(10)代入回波式(8)，可得距离
‑
方位
‑
俯仰三维回波表达式：其中，表示二维天线方向图，距离走动量表示为：在距离频域构造相位补偿因子：其中，f
R
表示距离频率变量，对式(11)的距离向做快速傅里叶变换(FFT)后，与式(13)相乘，再做距离向逆快速傅里叶变换(IFFT)可得走动校正后的回波：其中，式中第四项表示一与初始斜距有关的常数项，第五项表示相对运动过程产生的多普勒相位调制，当目标位于机载平台正前视范围时，近似为：
设空域Ω内位于的目标后向散射系数为R0,θ0,分别表示目标的距离、方位角、俯仰角，探测空域的总回波写为：式(16)简化为单个距离单元的回波模型：其中，等价于一个二维卷积核，表示对应距离单元的目标方位俯仰散射分布；考虑加性噪声，有：其中，*表示二维卷积，等价于一个二维卷积核，表示加性高斯噪声；二维卷积模型(18)的离散化为：Y＝AXB
T
+N
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(19)其中，表示某一距离切片的回波矩阵，为目标的后向散射系数矩阵，K1、K2分别表示后向散射系数矩阵方位和俯仰采样点数，为加性噪声，表示实数空间，T表示矩阵的转置，和分别表示方位和俯仰天线方向图调制矩阵，具体地写为：矩阵，具体地写为：其中，[a(θ
L1
),a(θ
L1
‑1),
…
,a(θ1)]表示方位维天线方向图采样点，表示俯仰维天线方向图采样点，L1和L2分别表示方位维和俯仰维天线方向图采样点数，采样点数M，N，K1，K2，L1，L2之间满足关系：
步骤S3、计算自相关矩阵R；目标散射结果x
(q+1)
写为：x
(q+1)
＝P
(q)
F
H
(R
(q)
)
‑1y
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(23)其中，q表示迭代次数，R
(q)
＝F
H
P
(q)
F是通过第q次迭代的P
(q)
计算获得，P
(q)
＝diag(x
(q)
)，diag(
·
)表示根据某向量构造对角矩阵，H表示共轭转置运算，y＝vec(Y)为回波Y的一维向量化形式，对R进行对角加载：R＝FPF
H
+μI
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(24)其中，μ表示一个正则化参数，I表示单位阵，通过CG算法降低R
‑1的计算复杂度；步骤S4、迭代更新U；定义变量变量...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建宇，黄钰林，马彦晶，杨海光，罗嘉伟，张寅，张永超，张永伟，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：