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专利号: 2024112686773
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:2025-12-17
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种机载前视扫描雷达多帧超分辨成像方法,其特征在于,包括步骤:距离维脉冲压缩步骤:对实波束扫描回波沿距离维进行脉冲压缩得到脉冲压缩后回波;

徒动矫正步骤:对脉冲压缩后回波沿距离维进行距离徙动矫正得到徙动矫正后回波;

多帧亚像素级位移估计步骤:将徙动矫正后的两帧回波数据分别作傅里变换,将两个傅里变换结果的共轭相乘再除以其相乘结果的绝对值得到归一互相关化谱,再对归一互相关化谱进行傅里叶逆变换得到二维狄拉克核函数,根据二维狄拉克核函数峰值点及其周围的采样值求解得到两帧回波数据之间的亚像素级距离位移和亚像素级方位位移;

亚像素位移帧回波卷积模型构建步骤:由天线方向图得到卷积矩阵;利用亚像素级距离位移和亚像素级方位位移构建位移矩阵;再将徙动矫正后的每帧回波数据的字典型向量表示为下采样矩阵、卷积矩阵、位移矩阵以及目标散射系数矩阵的乘积与雷达接收机噪声的字典型向量之和;

多帧联合超分辨成像目标函数构造步骤:基于亚像素位移帧回波卷积模型构建多帧联合超分辨成像目标函数为求解数据保真项与稀疏约束项之和的最小值;其中,数据保真项为若干亚像素位移帧回波卷积模型中雷达接收机噪声的字典型向量的表达式的L2范数平方的累加值;稀疏约束项为目标的散射系数矩阵的L1范数与控制稀疏项的正则化参数之积;

超分辨率成像结果输出步骤:通过迭代求解多帧联合超分辨成像目标函数的梯度得到最终的目标散射系数矩阵,根据最终的目标散射系数矩阵输出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,距离维脉冲压缩步骤具体为: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。

3.如权利要求1所述方法,其特征在于,徒动矫正步骤具体为: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。

4.如权利要求1所述方法,其特征在于,两帧回波数据之间的亚像素级距离位移 和亚像素级方位位移 具体为:;

其中, 、 、 分别为二维狄拉克核函数 在位置 、 、处的取值,所述二维狄拉克核函数 为两帧之间归一化互相功率谱函数 经逆傅里叶变换得到;  为雷达在距离维采样的变量、为雷达在方位维采样的变量,为 在频域的变量,为 在频域的变量。

5.如权利要求1所述方法,其特征在于,亚像素位移帧回波卷积模型具体为:;

其中,j为帧序号, 为徙动矫正后的第j帧回波数据的字典型向量, 为下采样矩阵,为由天线方向图得到卷积矩阵, 为第j帧回波数据的位移矩阵, 为目标散射系数矩阵, 为雷达接收机噪声的字典型向量。

6.如权利要求5所述方法,其特征在于,多帧联合超分辨成像目标函数具体为:;

其中, 为L2范数, 为L1范数, 为数据保真项, 为稀疏约束项, 为控制稀疏约束项的正则化参数。

7.如权利要求6所述方法,其特征在于,迭代求解多帧联合超分辨成像目标函数的梯度得到最终的目标散射系数矩阵的过程中,每一次目标散射系数矩阵 的迭代更新方法为:;

其中, 是目标散射系数矩阵 第 次迭代结果, 为迭代阈值收缩算子, 为多帧联合超分辨成像目标函数的梯度,为迭代步长, ,代表转置;

中间量 , 为阈值上限。

8.如权利要求7所述方法,其特征在于,多帧联合超分辨成像目标函数的梯度 具体为:;

其中, 为构造对角矩阵函数, 为 中的 个值,是一个用于解决L1范数不可微问题引入的微小常数。

9.如权利要求8所述方法,其特征在于,控制稀疏约束项的正则化参数 利用L曲线方法确定。