一种基于互补随机波形的双基雷达协同成像方法技术

本发明专利技术属于雷达成像技术领域，涉及一种基于互补随机波形的双基雷达协同成像方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立双雷达协同探测回波模型，雷达1和雷达2均采用随机跳频波形；步骤2：进行距离差异补偿，将雷达1和雷达2接收到的回波信号的相位差的相位调制项消除，实现距离差异补偿；步骤3：进行回波运动补偿，将回波中与速度分量有关的分量消除，实现回波运动补偿；步骤4：进行频带融合成像，对不同频段随机跳频进行重排，对缺损频点上的回波数据进行补零处理，并通过设置紧约束条件使得两部雷达的回波信号通过FFT变换进行相参融合成像。本发明专利技术的成像方法设计新的跳频波形，实现高效的运动补偿，采用相参处理算法实现频带融合。合。合。

【技术实现步骤摘要】
on parameter estimation of geometrical theory of diffraction model[J].IET Radar Sonar & Navigation, 2014, 8(4): 318
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326）将子带之间待补偿相位分为线性相位和固定相位两个部分，并利用全极点模型进行求解，其缺点时极点阶数难以确定。文献（见TIAN Jihua, SUN Jinping, WANG Guohua, et al. Multiband radar signal coherent fusion processing with IAA and apFFT[J]. IEEE Signal Processing Letters, 2013, 20(5): 463
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466）用互相关法求解线性相位项，用FFT（Fast Fourier Transform）快速傅里叶变换求解固定相位项，避免了极点定阶问题。在频带数据融合方面，文献（见BAI Xueru, ZHOU Feng, WANG Qi, et al. Sparse sub
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band imaging of space targets in high
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speed motion[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2013, 51(7): 4144
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4154和HU Pengjiang, XU Shiyou, WU Wenzhen, et al. Sparse sub
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band ISAR imaging based on autoregressive model and smoothed
ꢀℓ
0 algorithm[J]. IEEE Sensors Journal, 2018, 18(22): 9315
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9323）将缺损频带填补成宽频带信号后进行成像，然而，频带估计基于已有的频带信息进行，并未增加额外的信息量。文献（见ZHOU Feng and BAI Xueru. High
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resolution sparse sub
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band imaging based on Bayesian learning with hierarchical priors[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2018, 56(8):4568
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4580）对稀疏频带回波信号建立概率模型，对目标进行方位维成像后，利用贝叶斯学习算法进行距离融合成像，避免了频带填补算法引入的误差，然而，方位维成像需要精确的目标运动补偿，子频带数据的补偿精度需要进一步分析。
[0004]现有弹载ISAR雷达系统探测主要缺陷有：1）基于每个雷达分别提取得到的目标点迹信息后进行数据级融合，未考虑雷达目标回波信号协同处理带来的增益；2）频带融合算法主要基于两种思路进行，一种是将采用频带外推的方式填补缺损频带后成像，这种方法基于已有的频带信息实现，并未增加额外的信息量。另一种思路是采用现代谱、稀疏表示或贝叶斯方法提取散射中心参数进行超分辨距离成像，由于参数提取过程损失了雷达数据原始信息，导致难以进行二维成像。

技术实现思路

[0005]本专利技术的专利技术目的是提供一种基于互补随机波形的双基雷达协同成像方法，针对双基地雷达协同探测场景设计新的跳频波形，实现高效的运动补偿，设计双基地回波信号的相参处理算法，实现频带融合，提升雷达的回波信噪比和距离分辨能力。
[0006]本专利技术的具体技术方案是一种基于互补随机波形的双基雷达协同成像方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立双雷达协同探测回波模型，雷达1和雷达2均采用随机跳频波形，则两部雷达的发射信号模型分别表示为下式（I）和（II）：......（I）
......（II）其中，相参处理脉冲串均包含N个子脉冲且具有相同的跳频规律，脉冲重复周期为T
r
，脉冲宽度为T，随机调制频率分布于给定带宽B内，最小跳频步长为Δf =B / N，设雷达1和雷达2的跳频系数分别为c1(n)和c2(n)，f1和f2分别为雷达1和雷达2的载频，雷达1发射雷达1接收时，第n个子脉冲回波经混频后可表示为下式（III）：......（III）其中，设目标包含K个散射中心，初始时刻，第k个散射中心相对雷达1的距离为r
1k
，目标径向运动速度为v，第n个子脉冲发射时刻，该散射中心与雷达1的距离可表示为r
1k
(n)=r
1k
+vnT
r
，σ
k
表示第k个散射中心的强度，雷达2发射雷达2接收时，第n个子脉冲回波经混频后可表示为下式（V）： ......（V）其中，Δr=r
2k
‑
r
1k
，第k个散射中心相对雷达2的距离为r
2k
，雷达2发射雷达1接收的回波s
21
(n)与雷达1发射雷达2接收的回波s
12
(n)，分别表示为下式（VI）和（VII）： ......（VI）......（VII）；步骤2：进行距离差异补偿，将雷达1和雷达2接收到的回波信号的相位差的相位调制项消除，实现距离差异补偿，进行距离差异补偿距离补偿后的回波可分别表示为下式（IX）和（X）：......（IX）......（X）；步骤3：进行回波运动补偿，将回波中与速度分量有关的分量消除，实现回波运动补偿，进行回波运动补偿后的回波可分别表示为下式（XVI）和（XVII），......（XVI）
......（XVII）其中， f0=(f1+f2)/2 ，c(n)=c1(n)+(f1‑
f2)/2，c2(n)=
‑
c1(n)；步骤4：进行频带融合成像，对不同频段随机跳频进行重排，对缺损频点上的回波数据进行补零处理，并通过设置紧约束条件使得两部雷达的回波信号通过FFT变换进行相参融合成像。
[0007]更进一步地，所述的步骤3中的回波运动补偿是，设雷达1发射脉冲的跳频系数c1(n)与雷达2发射脉冲的跳频系数大小相等，方向相反，其中f0=（f1+f2）/2 ，c(n)=c1(n)+(f1‑
f2)/2，c2(n)=
‑
c1(n)，代入式（IX）和式（X）可得：......（XI）......（XII）将回波分量相乘，得到的结果如下： .......（XIII）通过FFT变换后的序列峰值位置目标速度如下式（XIV）：......（XIV）其中k0为峰值位置，得到目标速度后，将回波中与速度分量有关的分量消除，对式（XI）和式（XII）进行回波运动补偿。
[0008]更进一步地，所述的步骤4中进行频带融合成像的具体方法是，将式（XVI）本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于互补随机波形的双基雷达协同成像方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：建立双雷达协同探测回波模型，雷达1和雷达2均采用随机跳频波形，则两部雷达的发射信号模型分别表示为下式（I）和（II）：......（I）......（II）其中，相参处理脉冲串均包含N个子脉冲且具有相同的跳频规律，脉冲重复周期为T
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，脉=冲宽度为T，随机调制频率分布于给定带宽B内，最小跳频步长为Δf =B / N，设雷达1和雷达2的跳频系数分别为c1(n)和c2(n)，f1和f2分别为雷达1和雷达2的载频，雷达1发射雷达1接收时，第n个子脉冲回波经混频后可表示为下式（III）：......（III）其中，设目标包含K个散射中心，初始时刻，第k个散射中心相对雷达1的距离为r
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，目标径向运动速度为v，第n个子脉冲发射时刻，该散射中心与雷达1的距离可表示为r
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(n)=r
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+vnT
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，σ
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表示第k个散射中心的强度，雷达2发射雷达2接收时，第n个子脉冲回波经混频后可表示为下式（V）： ......（V）其中，Δr=r
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，第k个散射中心相对雷达2的距离为r
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，雷达2发射雷达1接收的回波s
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(n)与雷达1发射雷达2接收的回波s
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(n)，分别表示为下式（VI）和（VII）：......（VI）......（VII）；步骤2：进行距离差异补偿，将雷达1和雷达2接收到的回波信号的相位差的相位调制项消除，实现距离差异补偿，进行距离差异补偿距离补偿后的回波可分别表示为下式（IX）和（X）：......（IX）
......（X）；步骤3：进行回波运动补偿，将回波中与速度分量有关的分量消除，实现回波运动补偿，进行回波运动补偿后的回波可分别表示为下式（XVI）和（XVI...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春秋，孔波，
申请(专利权)人：北京优诺信创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：