[发明专利]基于宽带自相关拟合的机载前视扫描雷达成像方法

说明书

本发明提供了一种基于宽带自相关拟合的机载前视扫描雷达成像方法，属于机载前视雷达超分辨成像领域。本发明根据机载扫描雷达的工作原理和几何构型，建立方位向信号的频域超分辨成像模型；其次，构造宽带字典，对频率网格进行粗略划分，并基于自相关拟合准则对目标所在的频带进行快速定位；最后，根据激活的频带重组窄带字典，基于自相关拟合准则对目标方位参数进行精细估计，实现超分辨成像。其中，基于自相关拟合准则对方位回波的二阶统计特性进行迭代重构，解决了传统超分辨方法对噪声敏感问题，实现了扫描雷达角分辨率的提高；同时，本发明可以降低信号参数空间维数，计算效率高，解决了传统超分辨方法难以实时成像的工程应用问题。

技术领域

本发明属于机载前视雷达超分辨成像领域，特别涉及一种基于宽带自相关拟合的机载前视扫描雷达成像方法。

背景技术

机载前视雷达成像可实时地提供前方远距处局部地面区域的清晰的雷达地图，可用于飞行器自主着陆、物资空投及地形回避与地形跟随等应用。距离向高分辨率主要通过发射大带宽线性调频信号，并在接收端进行匹配滤波实现。但是，在机载雷达前视方向上，成像区域内各目标回波的多普勒带宽和多普勒梯度较小，以及多普勒历史的对称问题导致常规合成孔径雷达(SAR)和多普勒波束锐化(DBS)技术不具备机载前视成像能力，形成固有的前视盲区。

提高机载雷达前视成像分辨率，有利于提高平台的侦察、监视、定位和识别能力，提高远距离区域内目标的识别和打击精度，对实现前视区域目标侦察与探测具有重要的意义。

现有技术中，采用阵列天线形成孔径，实现天线实孔径的增大，但由于平台的尺寸限制了天线孔径的拓展，致使方位分辨率提高受限；另一种采用单脉冲技术进行前视成像的方法该技术基于单脉冲测角原理，适用于强点目标，而对于复杂地貌情况，由于存在多散射中心，将会出现严重的角闪烁现象；还有一种迭代自使用超分辨方法。该方法可以有效抑制噪声放大，但是该方法对分辨率改善有限，并且运算量大，不利于机载雷达实时成像。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于宽带自相关拟合的机载前视扫描雷达成像方法，提高了传统机载扫描雷达前视成像方位分辨率，并且为机载扫描雷达前视超分辨实时成像提供可行方案。

一种基于宽带自相关拟合的机载前视扫描雷达成像方法，包括以下步骤：

步骤1，获取雷达回波数据，对所述雷达回波处理得到卷积模型；

步骤2，基于所述卷积模型，进行频域低通逆滤波和频谱截断；

步骤3，基于宽带自相关拟合对目标所在频带进行定位，得到定位结果；

步骤4，根据所述定位结果，基于窄带自相关拟合，得到超分辨成像结果。

进一步地，所述步骤1包括以下流程：

步骤11，获取雷达回波数据；

步骤12，将所述雷达回波数据脉冲压缩和距离走动校正后，同一距离单元上的方位向回波表示为天线方向图函数与扫描场景中目标散射系数的卷积模型

y＝h*s+n，

其中，搭载雷达的载机运动方向为距离向，在扫描场景所在平面内垂直于距离向的方向为方位向，h＝[h₁,h₂,...,h_L]^T为表示天线方向图函数，s＝[s₁,s₂,...,s_K]^T为目标散射系数向量，为加性噪声，*为卷积运算，(·)^T为矩阵转置运算。

进一步地，所述步骤2包括以下流程：

步骤21，基于所述卷积模型，设定矩形窗函数W_N矩形窗宽度为N，得到低通滤波后的频域结果