[发明专利]基于超分辨技术的机载/弹载阵列雷达前视成像方法

说明书

本发明公开了一种基于超分辨技术的机载/弹载阵列雷达前视成像方法，该方法针对机载/弹载雷达前视成像过程中方位分辨率急剧下降的问题，过对接收的各通道回波数据进行样本协方差估计，并对该协方差进行修正及空间平滑等处理，随后采用改进的MUSIC算法估计空间谱，再根据系统参数将谱曲线进行累积，最终获得雷达前视图像。相较于传统单通道雷达，阵列接收系统具备更高的空域自由度，采用相应的超分辨信号处理技术能获得更高的空间分辨能力，能弥补单脉冲技术在地貌较为复杂的情况，即波束内强散射点数目多于一个时成像质量下降的不足，可用于前视条件下雷达成像方位分辨率的改善，大大提高了机载/弹载雷达前视成像的分辨率。

技术领域

本发明涉及雷达成像，阵列信号处理及数字信号处理领域技术领域，特别是一种基于超分辨技术的机载/弹载阵列雷达前视成像方法。

背景技术

机载雷达前视成像在复杂地形回避，自主着陆和精确制导等方面具有重要意义。一般情况下，机载雷达在对地面目标成像时，常常采用多普勒波束锐化(DBS)技术或合成孔径雷达(SAR)技术。但当目标位于前视位置时，等距离线与等多普勒线非正交，上述方法失效，无法实现前视成像，形成前视成像盲区。

目前，解决机载雷达前视盲区问题的方法主要有：实波束成像技术、单脉冲成像技术、双基地SAR成像技术等。实波束成像技术通过实孔径天线方位扫描方式，获得前视成像区域的实波束回波，再经过时频积累，坐标变化得到前视区域的地面图像，但该方法随着天线波束宽度和作用距离的增加急剧下降，无法得到较高的方位分辨率。单脉冲成像技术利用单脉冲测角技术获得散射点偏离波束中心的角度，从而对目标进行定位，但当波束内存在多个目标时，性能急剧恶化，甚至无法确定目标的正确位置。双基地SAR利用目标的非后向散射信号进行成像，有利于目标的分类和识别，但由于其收发分置，需要解决系统的同步问题并且不同的飞行几何关系对成像算法的要求也不同，难以找到通用的成像算法。可见，现有的雷达前视成像技术，虽然有各自的优点，但在实际应用时面临着多目标分辨力差或计算复杂度高等问题。

针对现有机载雷达系统对前视成像的迫切需求，本发明提出采用阵列天线系统，将阵列信号处理中的超分辨技术引入前视成像方法。相较于传统单通道雷达，阵列接收系统具备更高的空域自由度，采用相应的超分辨信号处理技术能获得更高的空间分辨能力，故可用于前视条件下雷达成像方位分辨率的改善。

然而，现有的超分辨算法，如MUSIC算法等，需要采用独立样本实现接收信号自相关矩阵的估计，在实际处理中，往往选取与待处理单元相邻距离门的接收信号作为训练样本。在雷达成像模式下，不同距离门所对应的场景不同，故采用相邻距离门估计必然会导致距离分辨率的损失。此时，需考虑采用相邻脉冲信号作为训练样本实现某距离-脉冲单元相关矩阵的估计，但在一般条件下，相邻脉冲间地面回波信号相关性极强，会造成虚警或目标定位错误。因此，采用上述思路实现前视成像时，面临的一个关键问题即为相干信源的空间谱估计问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于超分辨技术的机载/弹载阵列雷达前视成像方法，该方法能够很好地解决现有的超分辨算法在阵列信号处理中的相干信源的空间谱估计问题，实现采用阵列天线系统完成雷达前视成像，大大提高了机载/弹载雷达前视成像的分辨率。

本发明在解相干处理的基础上，提出了一种基于改进MUSIC(多重信号分类)算法的阵列雷达前视成像方法。首先利用各通道回波数据样本估计协方差，对所得协方差进行修正并进行空间平滑去相干，随后采用MUSIC算法估计空间谱，再根据载机运动、波束扫描等参数，将每个距离门-脉冲的谱曲线进行累积，最终获得前视图像。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

基于超分辨技术的机载/弹载阵列雷达前视成像方法，包括以下步骤：

1)对阵列雷达接收的数据进行脉冲压缩处理，并进行距离徙动校正。