[发明专利]基于目标先验信息的雷达凝视关联成像方法

说明书

本发明公开了一种基于目标先验信息的雷达凝视关联成像方法，其实现过程是：(1)构建雷达发射阵面；(2)生成雷达跳频信号；(3)生成发射信号中每个脉冲的旋转成像平面；(4)计算每个脉冲的旋转成像平面对应的发射信号的延时时间；(5)生成空时辐射场矩阵；(6)求解目标散射系数获得旋转成像平面中目标的图像。本发明利用了目标的的先验信息，克服了传统静止成像方法的空时辐射场的条件数和归一化的空间相干度较大和运动补偿方法中泰勒近似导致的目标成像误差的缺点，可以实现雷达对旋转成像平面中目标的高分辨成像。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及雷达通信技术领域中的一种基于目标先验信息的雷达凝视关联成像方法。本发明可用于雷达微波波段对旋转运动平面上的目标进行高分辨成像。

背景技术

雷达凝视关联成像可以在雷达凝视照射下对平面中的目标进行高分辨成像，突破了传统雷达分辨率受天线孔径的限制，增强了雷达对固定区域的监测能力。现有关于雷达凝视关联成像方法的技术主要集中在解决静止平面中目标的雷达成像问题，实现对静止平面中的目标高分辨成像。实际场景中目标大多存在旋转运动，由于目标的旋转运动信息可以提前获取，因此利用目标的先验运动信息建立的凝视关联成像方法，提高雷达对旋转运动平面中目标的分辨能力，实现雷达对旋转运动平面中目标的高分辨成像。

中国科学技术大学在其申请的专利文献“微波凝视成像的方法”(专利申请号201110000699.8，公开号102141618B)中提出一种微波凝视成像的方法。该方法针对静止平面中目标，构造空时辐射场，将雷达回波数据与生成的空时辐射场进行关联处理，反演目标散射系数，实现对静止平面中目标的高分辨成像。该方法存在的不足之处是，由于利用静止平面生成的空时辐射场的条件数和归一化的空间相干度较大，进而雷达对平面中目标的分辨能力被削弱。

张海龙在其发表论文“动目标微波凝视关联成像中稀疏重构技术研究”(中国科学技术大学，硕士学位论文，2015)提出一种径向运动平面中目标的凝视关联成像方法。该方法首先对平面的径向运动速度进行估计，然后通过运动补偿方法使得构造的空时辐射场近似真实的空时辐射场，最后将回波信号与补偿得到空时辐射场进行关联处理，得到径向运动平面中目标图像。该方法存在的不足之处是，由于运动补偿方法中存在泰勒近似处理，导致生成的空时辐射场与真实的空时辐射场之间存在一定的差异，使得雷达对运动平面中的目标成像的均方根误差变大，使得目标成像变得模糊。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种基于目标先验信息的毫米波凝视关联成像方法，用于解决静止平面生成空时辐射场的条件数和归一化的空间相干度较大和动补偿方法中目标成像的均方根误差变大的问题，实现对旋转运动平面上的目标进行高分辨成像。

实现本发明目的的基本思路是：首先根据雷达的发射阵面和发射信号中每个脉冲的旋转成像平面，计算每个脉冲的旋转成像平面对应的发射信号的延时时间，然后结合雷达跳频信号生成空时辐射场矩阵，最后通过Focuss算法，将空时辐射场与接收的回波信号作关联处理，获取旋转平面中目标的图像。

为实现上述目的，本发明具体实现步骤包括如下：

(1)构建雷达发射阵面：

建立一个三维坐标系，该坐标系以雷达接收阵元为原点，雷达中的所有发射阵元均匀分布在该坐标系以原点为中心的圆形上，得到雷达发射阵面；

(2)生成雷达跳频信号：

(2a)生成一个长度雷达发射阵元总数相等的Costas序列，作为雷达发射信号中第一个脉冲的跳频编码；

(2b)将Costas序列依次循环左移一位，得到移位后的Costas序列，作为雷达发射信号中第二个脉冲的跳频编码；依此类推，生成雷达发射信号中每个脉冲的跳频编码；

(3)生成发射信号中每个脉冲的旋转成像平面：