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专利号: 2018113769674
申请人: 桂林电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种逆合成孔径雷达二维稀疏成像的资源自适应调度方法,在雷达对每个目标进行特征认知的基础上,计算每个目标的脉冲资源需求量,进而根据雷达选取的约束条件确定每个目标所需要分配的子脉冲发射位置,通过对目标的交替观测并获取目标回波信号,从而完成对多个目标的逆合成孔径成像任务,其特征在于,包括如下步骤:(一)雷达对每个目标发射少量脉冲,估算目标飞行参数;

(二)估算目标二维尺寸;

(三)确定雷达对目标发射脉冲串个数及脉冲串下发射子脉冲个数;

(四)估计目标方位向稀疏度、距离向稀疏度;

(五)确定雷达对目标方位向稀疏发射脉冲串个数和距离向稀疏发射子脉冲个数;

(六)计算目标的威胁度;

(七)在满足资源约束的条件下,建立资源调度模型并进行脉冲资源分配;

(八)用现有的二维稀疏成像技术获得目标二维像。

2.如权利要求1所述的逆合成孔径雷达二维稀疏成像的资源自适应调度方法,其特征在于,步骤(一)具体过程如下:设定对各目标发射少量脉冲进行目标参数估算所用的波形参数为:载频frc、子脉冲脉宽Trp、频率步进长度Δfr、子脉冲重复频率FPRF、带宽Br;获取雷达回波信号后,可通过雷达常规算法测定出第j个目标距离雷达的距离 目标速度 目标航向 目标高度

3.如权利要求1所述的逆合成孔径雷达二维稀疏成像的资源自适应调度方法,其特征在于,步骤(二)具体过程如下:对雷达回波信号,采用现有技术的逆合成孔径雷达成像方法,得到第j个目标的粗分辨逆合成孔径雷达像Srj(k,l),对该逆合成孔径雷达像采用以下公式进行归一化处理:其中k和l分别表示目标距离向和方位向包络位置,设置一个合适的门限Ts,计算距离向包络位置最小 及距离向包络位置最大值根据目标距离与包络位置关系,可得第j个目标的距离向尺寸其中ρrr=c/(2Br)为距离向分辨率;同理计算方位向包络位置最小最大值分别为 可得第j个目标的方位

向尺寸 其中 为方位向分辨率。

4.如权利要求1所述的逆合成孔径雷达二维稀疏成像的资源自适应调度方法,其特征在于,步骤(三)具体过程如下:设定目标距离向基准尺寸 方位向基准尺寸 及成像所需的距离向基准分辨率ρrefr、方位向基准分辨率ρrefa,则第j个目标成像所需方距离向分辨率ρjr与方位向分辨率ρja为:其中 为第j个目标距离向尺寸、 为第j个目标方位向尺寸;设定方位向分辨率的最小值为ρmina;要使雷达完全无模糊的显示出所有目标的尺寸轮廓,则所需要的最大频率步进长度Δfj为:其中c为光速,第j个目标的脉冲串下发射最少子脉冲个数Nj为:为达到第j个目标成像所需方位向分辨率的要求,则所需发射脉冲串个数Mj为:其中u1为调节发射脉冲串个数的一个大于1的常数,λ为信号波长,FPRF子脉冲重复频率。

5.如权利要求1所述的逆合成孔径雷达二维稀疏成像的资源自适应调度方法,其特征在于,步骤(四)具体过程如下:对第j个目标的粗分辨逆合成孔径雷达像Srj(k,l)中元素和值最大的行作如下归一化处理为S′rj(l),元素和值最大列作如下归一化处理为S″rj(k):设置合适的阈值为TM,将S′rj(l)离散化表示为向量S′rj,将S″rj(k)离散化表示为向量S″rj,则第j个目标的方位向稀疏度 和距离向稀疏度 为:

6.如权利要求1所述的逆合成孔径雷达二维稀疏成像的资源自适应调度方法,其特征在于,步骤(五)具体过程如下:根据压缩感知理论,第j个目标所需的方位向和距离向稀疏发射的脉冲串个数与子脉冲个数分别为:其中c1为是一个与恢复精度有关的常数,取值为0.5到2之间。

7.如权利要求1所述的逆合成孔径雷达二维稀疏成像的资源自适应调度方法,其特征在于,步骤(六)具体过程如下:威胁度的计算主要考虑目标的距离 速度 航向 高度 四个参数,假设雷达需要对Ntotall个目标成像,把Ntotall个目标的这四种影响威胁度的因素写成矩阵的形式为A:式中,aij(i=1,2…,4;j=1,2…,Ntotall)表示第j个目标的第i个因素的威胁系数,i=

1,2…,4分别表示目标距离雷达的距离、目标的速度、目标的航向和目标的高度;

根据式(11)将各因素归一化后为Yij,通过式(12)计算出各因素的权重为βi:其中每种因素出现得概率 如果pij=0,则定义根据下式计算出第j个目标的威胁度:

其中β1、β2、β3、β4分别为目标距离雷达的距离、目标的速度、目标的航向和目标的高度得权值系数。

8.如权利要求1所述的逆合成孔径雷达二维稀疏成像的资源自适应调度方法,其特征在于,步骤(七)具体过程如下:假设调度间隔为T,子脉冲重复频率为FPRF,则调度间隔内子脉冲的总个数:Ptotall=T×FPRF;

基于上述基础,对雷达成像资源调度算法定义了如下性能指标:(1)雷达完成成像任务的目标威胁度之和为:

其中Ns表示在调度间隔T内完成成像任务的目标序号序列,Nu为调度间隔内完成成像任务的目标个数;

(2)调度成功率:指调度间隔T内,实际成功执行成像任务的目标数目与申请执行成像任务的目标数目之比:其中Ntotall为调度间隔内申请执行成像任务的目标总个数;

(3)脉冲资源利用率:在调度间隔T内,完成成像任务所占用的子脉冲个数与调度间隔内总的子脉冲个数之比:(4)性能指标之和:

SPI=w1·STC+w2·SSR+w3·PRU     (17)其中w1、w2、w3权重系数;

基于以上性能指标,建立资源调度模型如下:

脉冲串I′ji,满足脉冲串内子脉冲个数之和≤Nj根据式(18)资源调度模型可描写为:

Step1:初始时刻j=1,将当前剩余空闲脉冲中最靠前的子脉冲作为观测第j个目标发射子脉冲的起始位置startj;

Step2:根据全孔径观测时需要的子脉冲个数Mj×Nj,确定任务的终止子脉冲位置;

Step3:从起始位置到终止位置按Nj为间隔,均匀的划分出Mj个脉冲串;

Step4:现从中随机挑选出Lj个脉冲串,在挑选出的每一个脉冲串内随机的插入Zj个观测子脉冲;

Step5:如果j<Ntotall,则j=j+1并返回第一步;

Step6:得到该种优先级排序方式下调度间隔T内完成成像任务的目标序号序列Ns,完成成像任务的目标个数Nu;

Step7:计算该种优先级排序方式下雷达完成成像任务的目标威胁度之和、调度成功率、脉冲资源利用率、性能指标之和;

将上述Ntotall!种优先级排序方式中的每一种组合按照目标优先级高优的先代入上述模型中进行资源分配的原则,经过上述分配过程Step1至Step7,计算出每一种组合下的SPI,选取性能指标之和SPI最大且满足模型中3个约束的条件的脉冲资源分配序列,作为最终的资源调度序列结果。

9.如权利要求1所述的逆合成孔径雷达二维稀疏成像的资源自适应调度方法,其特征在于,步骤(八)具体过程如下:根据资源调度模型合理分配雷达脉冲资源并对目标进行交替观测,接收目标回波信号后,用现有的二维稀疏成像技术,对各目标实现逆合成孔径雷达二维成像。