一种双层迭代的图像域目标三维散射中心位置的提取方法技术

本发明专利技术公开了一种双层迭代的图像域目标三维散射中心位置的提取方法，该方法包含：S1、对目标散射建模并进行第一层迭代分别得到目标频域散射的距离向、方位向和俯仰向的一维成像的散射中心位置；S2、将S1的数据组合为目标三维散射中心候选位置，基于目标三维散射中心候选位置进行第二层迭代得到目标三维散射中心位置。其优点是：该方法基于目标频域散射的距离向、方位向和俯仰向的一维成像的散射中心位置得到目标三维散射中心候选位置，进而基于目标三维散射中心候选位置进行第二层迭代得到目标三维散射中心位置，既实现了对目标散射中心位置的提取精度，又显著降低了目标整体三维成像的存储量，提高了散射中心位置估计效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种双层迭代的图像域目标三维散射中心位置的提取方法


[0001]本专利技术涉及雷达信号特征信息处理领域，具体涉及一种双层迭代的图像域目标三维散射中心位置的提取方法，进一步涉及通过基于贪婪策略的双层迭代CLEAN算法提取图像域散射中心位置。

技术介绍

[0002]雷达成像特征依赖于目标电磁散射特性，电大尺度目标的电磁散射主要有一些局部的散射点贡献，使得高分辨率雷达成像中电大尺度目标表现出离散的或分布的散射中心形式。复杂目标电磁散射可以建模为多个散射中心的组合形式，散射中心模型能够提供对目标散射特征的稀疏表示，只需存储散射中心模型参数，就可以快速地实现目标雷达散射截面、一维距离像、二维/三维雷达成像等特征重构。但在现有技术中，对复杂目标电磁散射提取的目标三维散射中心位置的精度较小，若对该结果进行修饰以提高精度，会显著增大成像结果的存储量，严重降低对该复杂目标的散射中心位置的估计效率。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种双层迭代的图像域目标三维散射中心位置的提取方法，该方法对目标散射建模并进行第一层迭代分别得到目标频域散射的距离向、方位向和俯仰向的一维成像的散射中心位置；基于上述数据得到目标三维散射中心候选位置，进而基于目标三维散射中心候选位置进行第二层迭代得到目标三维散射中心位置。该方法既实现了对目标散射中心位置的提取精度，又显著降低了目标整体三维成像的存储量，提高了散射中心位置估计效率。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0005]一种双层迭代的图像域目标三维散射中心位置的提取方法，包含：
[0006]S1、对目标散射建模并进行第一层迭代分别得到目标频域散射的距离向、方位向和俯仰向的一维成像的散射中心位置；
[0007]S2、将S1的数据组合为目标三维散射中心候选位置，基于目标三维散射中心候选位置进行第二层迭代得到目标三维散射中心位置。
[0008]可选的，所述S1包含：
[0009]S11、对目标散射采用点散射中心建模，得到目标三维散射中心成像模型s(x
l
,y
m
,z
n
)，其中，x
l
为距离向变量，y
m
为方位向变量，z
n
为俯仰向变量；
[0010]S12、基于目标三维散射中心成像模型s(x
l
,ym,z
n
)，分别提取目标频域散射的距离向、方位向和俯仰向的一维成像的散射中心位置。
[0011]可选的，所述S11中：
[0012]雷达在x轴正方向进行方位向、俯仰向小角度观测时，采用点散射中心建模的目标三维频域散射中心模型为：
[0013][0014]其中，k为空间波数，θ为俯仰角，为方位角，a
t
为散射中心复幅值，j为虚数，x
t
,yt,z
t
分别为散射中心在x,y,z轴方向的坐标值，t＝1,2,
…
,T，T为散射中心个数，k
x
,k
y
,k
z
分别为在x,y,z轴方向的空间波数，根据方位角、俯仰角小角度近似，可得到k
x
≈k,k
z
≈kθ；
[0015]基于公式(1)，一维距离向频域散射采样数据S(k
x,i
)可表示为：
[0016][0017]其中，a
x,t
为距离向散射中心复幅值，T
x
为距离向散射中心个数，N
x
表示距离向频域采样点数；
[0018]对公式(2)的一维距离向频域散射采样数据S(k
x,i
)进行离散逆傅里叶变换得到距离向一维散射中心成像模型s(x
l
)：
[0019][0020]距离向一维成像点扩散函数h(x
l
‑
x
t
)为：
[0021][0022]其中，k
x,0
为频域采样起始波数值，x
l
表示距离向成像采样点，l＝1,
…
,L，W
x
表示距离向成像宽度；
[0023]同理，方位向一维散射中心成像模型s(y
m
)为：
[0024][0025]方位向一维成像点扩散函数h(y
m
‑
y
t
)为：
[0026][0027]其中，T
y
为方位向散射中心个数，a
y,t
为方位向散射中心复幅值，k
y,0
为方位向频域采样起始波数，y
m
表示方位向成像采样点，m＝1,
…
,M，N
y
为方位向频域采样点数，W
y
表示方位向成像宽度；
[0028]俯仰向一维散射中心成像模型s(z
n
)为：
[0029][0030]俯仰向一维成像点扩散函数h(z
n
‑
z
t
)为：
[0031][0032]其中，T
z
为俯仰向散射中心个数，a
z,t
为俯仰向散射中心复幅值，k
z,0
为俯仰向频域采样起始波数，z
n
表示俯仰向成像采样点，n＝1,
…
,N，N
z
为俯仰向频域采样点数，W
z
表示俯仰向成像宽度；
[0033]基于距离向一维散射中心成像模型s(x
l
)、方位向一维散射中心成像模型s(y
m
)和俯仰向一维散射中心成像模型s(z
n
)，得到目标三维散射中心成像模型s(x
l
,y
m
,z
n
)为：
[0034][0035]其中，x
l
,y
m
,z
n
为三维成像位置采样，k
x,0
,k
y,0
,k
z,0
分别为距离向、方位向和俯仰向频域采样起始波数；a
t
为三维散射中心复幅值，x
t
,yt,z
t
分别为散射中心在x,y,z轴方向的坐标值；
[0036]基于距离向一维成像点扩散函数h(x
l
‑
x
t
)、方位向一维成像点扩散函数h(y
m
‑
y
t
)和俯仰向一维成像点扩散函数h(z
n
‑
z
t
)，得到三维成像点扩散函数h(x
l
,y
m
,z
n
)为：
[0037本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双层迭代的图像域目标三维散射中心位置的提取方法，其特征在于，包含：S1、对目标散射建模并进行第一层迭代分别得到目标频域散射的距离向、方位向和俯仰向的一维成像的散射中心位置；S2、将S1的数据组合为目标三维散射中心候选位置，基于目标三维散射中心候选位置进行第二层迭代得到目标三维散射中心位置。2.如权利要求1所述的双层迭代的图像域目标三维散射中心位置的提取方法，其特征在于，所述S1包含：S11、对目标散射采用点散射中心建模，得到目标三维散射中心成像模型s(x
l
,y
m
,z
n
)，其中，x
l
为距离向变量，y
m
为方位向变量，z
n
为俯仰向变量；S12、基于目标三维散射中心成像模型s(x
l
,y
m
,z
n
)，分别提取目标频域散射的距离向、方位向和俯仰向的一维成像的散射中心位置。3.如权利要求1所述的双层迭代的图像域目标三维散射中心位置的提取方法，其特征在于，所述S11中：雷达在x轴正方向进行方位向、俯仰向小角度观测时，采用点散射中心建模的目标三维频域散射中心模型为：其中，k为空间波数，θ为俯仰角，为方位角，a
t
为散射中心复幅值，j为虚数，x
t
,y
t
,z
t
分别为散射中心在x,y,z轴方向的坐标值，t＝1,2,
…
,T，T为散射中心个数，k
x
,k
y
,k
z
分别为在x,y,z轴方向的空间波数，根据方位角、俯仰角小角度近似，可得到k
x
≈k,k
z
≈kθ；基于公式(1)，一维距离向频域散射采样数据S(k
x,i
)可表示为：其中，a
x,t
为距离向散射中心复幅值，T
x
为距离向散射中心个数，N
x
表示距离向频域采样点数；对公式(2)的一维距离向频域散射采样数据S(k
x,i
)进行离散逆傅里叶变换得到距离向一维散射中心成像模型s(x
l
)：距离向一维成像点扩散函数h(x
l
‑
x
t
)为：其中，k
x,0
为频域采样起始波数值，x
l
表示距离向成像采样点，l＝1,
…
,L，W
x
表示距离向成像宽度；同理，方位向一维散射中心成像模型s(y
m
)为：
方位向一维成像点扩散函数h(y
m
‑
y
t
)为：其中，T
y
为方位向散射中心个数，a
y,t
为方位向散射中心复幅值，k
y,0
为方位向频域采样起始波数，y
m
表示方位向成像采样点，m＝1,
…
,M，N
y
为方位向频域采样点数，W
y
表示方位向成像宽度；俯仰向一维散射中心成像模型s(z
n
)为：俯仰向一维成像点扩散函数h(z
n
‑
z
t
)为：其中，T
z
为俯仰向散射中心个数，a
z,t
为俯仰向散射中心复幅值，k
z,0
为俯仰向频域采样起始波数，z
n
表示俯仰向成像采样点，n＝1,
…
,N，N
z
为俯仰向频域采样点数，W
z
表示俯仰向成像宽度；基于距离向一维散射中心成像模型s(x
l
)、方位向一维散射中心成像模型s(y
m
)和俯仰向一维散射中心成像模型s(z
n
)，得到目标三维散射中心成像模型s(x
l
,y
m
,z
n
)为：其中，x
l
,y
m
,z
n
为三维成像位置采样，k
x,0
,k
y,0
,k
z,0
分别为距离向、方位向和俯仰向频域采样起始波数；a
t
为三维散射中心复幅值，x
t
,y
t
,z
t
分别为散射中心在x,y,z轴方向的坐标值；基于距离向一维成像点扩散函数h(x
l
‑
x
t
)、方位向一维成像点扩散函数h(y
m
‑
y
t
)和俯仰向一维成像点扩散函数h(z
n
‑
z
t
)，得到三维成像点扩散函数h(x
l
,y
m
,z
n
)为：其中，W
x
,W
y
,W
z
分别表示距离向、方位向和俯仰向的成像宽度，N
x
,N
y
,N
z
分别表示距离向、方位向和俯仰向的频域散射采样个数。4.如权利要求3所述的双层迭代的图像域目标三维散射中心位置的提取方法，其特征在于，S12中，采用基于贪婪策略的一维CLEAN算法进行提取，其中，距离向一维成像的散射中心位置的提取包含：
初始化距离向频域散射数据的一维成像为I0(x
l
)，令迭代次数t＝1，选择图像域一维成像I
t
‑1(x
l
)中幅度平方最大点作为第t个散射中心位置)中幅度平方最大点作为第t个散射中心位置计算第t个散射中心位置的一维成像点扩散函数的一维成像点扩散函数根据图像域一维成像I
t
‑1(x
l
)，估计第t个散射中...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永晨，高鹏程，廖意，魏飞鸣，王晓冰，
申请(专利权)人：上海无线电设备研究所，
类型：发明
国别省市：