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专利号: 2024110753631
申请人: 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:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种雷达前视超分辨成像方法,其特征在于,包括步骤:

初始化步骤:

设置雷达发射信号带宽B、发射信号脉冲宽度T和调频斜率Kr;对方位向回波进行采样得到实波束扫描回波;

距离向脉冲压缩步骤:

对实波束扫描回波沿距离维做傅里叶变换;然后构造距离维脉冲压缩参考函数,再将傅里叶变换后的实波束扫描回波与距离维脉冲压缩参考函数的共轭相乘,将相乘结果反变换到时域得到脉冲压缩后回波;

徒动矫正步骤:

先对脉冲压缩后回波沿距离维做傅里叶变换,然后构造距离徙动矫正参考函数,将傅里叶变换后的脉冲压缩后回波与距离徙动矫正参考函数相乘,再将相乘后结果逆变换至时域,完成对回波的距离徙动矫正,得到徙动矫正后回波;

目标回波模型构建步骤:从将徙动矫正后回波中提取的方位信号x(t),将方位信号离散化并表示成矩形向量形式得到方位卷积信号向量x;目标回波模型表示为:方位卷积信号向量x由天线方向图决定的卷积矩阵H与目标的散射系数σ的乘积再加上离散化的雷达接收机噪声n构成;

成像目标函数构造步骤:在求解离散化的雷达接收机噪声最小的成像目标函数中加入稀疏约束项、全变分约束项和L2范数约束项;其中,目标的散射系数的L2范数形成L2范数约束项,目标的散射系数σ中两对相邻元素之差的差的绝对值的累加形成全变分约束项,目标的散射系数σ的L1范数形成稀疏约束项;

超分辨率成像结果输出步骤:通过迭代求解计算成像目标函数的梯度,输出最终的目标散射系数σ分布形成的雷达前视超分辨率成像结果。

2.如权利要求1所述方法,其特征在于,迭代求解计算成像目标函数的梯度的具体方法为:k

其中,σ 是目标散射系数σ第k次迭代结果, 为迭代阈值收缩算子, 为成像目T T标函数求导,γ为迭代步长,0<γ<2/||Η Η||2,代表转置,||·||2为L2范数;

中间量 δ为阈值上限。

3.如权利要求2所述方法,其特征在于,成像目标函数求导 具体为:其中,diag(·)为对角矩阵,σi为σ的i个值,ε是一个用于解决L1范数不可微问题引入的常数,中间向量 表示σi的两对相邻元素之差,β1、β2、β3分别为稀疏约束项、全变分约束项和L2范数约束项对应的正则化参数。

4.如权利要求3所述方法,其特征在于,迭代求解计算成像目标函数的梯度时,利用L曲线方法分别确定正则化参数β1、β2、β3。

5.如权利要求1所述方法,其特征在于,成像目标函数具体为:其中,||·||2为L2范数,||·||1为L1范数,σi+1、σi和σi‑1分别为σ的第i+1、i和i‑1个值,N为方位维总采样数,||σ||1为稀疏约束项, 为全变分约束项, 为L2范数约束项;β1为稀疏约束项的正则化参数,β2为全变分约束项的正则化参数,β3为控制L2范数约束项的正则化参数。

6.如权利要求1所述方法,其特征在于,脉冲压缩后回波xrc(τ,t)具体为:其中,τ代表雷达在距离维采样的时间变量,t为雷达在方位维采样的的时间变量,和分别为τ和t的积分变量,h(·)代表扫描天线的天线方向图,c为光速,rP(·)为目标斜距,sinc(·)为正弦基函数,exp(·)为指数函数,λ为发射信号波长。

7.如权利要求1所述方法,其特征在于,徙动矫正后回波xrcc(τ,t)具体为:其中,τ代表雷达在距离维采样的时间变量,t为雷达在方位维采样的的时间变量, 和分 别 为 τ 和 t 的 积 分 变量 , 为 相 位加 权 后 的 目标 散 射 系 数 ,exp(·)为指数函数,r0为目标离雷达的初始距离;sinc(·)为正弦基函数,h(·)代表扫描天线的天线方向图,v为平台运动速度, 为雷达下视角。