[发明专利]一种多基分布式雷达协同成像方法

权利要求书

1.一种多基分布式雷达协同成像方法，具体步骤如下：

步骤一，多基分布式雷达的几何模型和回波模型建立：多基分布式雷达系统由n个发射机和m个接收机组成，第n个发射机发射线性调频信号，对于第m个接收机，接收到目标P的散射回波信号，表示为：

其中，A_nm表示与目标散射系数和发射功率相关的回波幅度，τ、t、T_a和T_r分别表示采样的慢时间、快时间方位向时间和信号时宽，目标P的回波距离历史为R_p(τ)＝r_tpn(τ)+r_rpm(τ)，其中，r_tpn(τ)表示第n个发射器和目标P间的距离，r_rpm(τ)表示第m个接收器与目标P间的距离，c表示电磁波的传播速度，f_c和K分别表示载波频率和线性调频率；

根据驻定相位原理以及对参考点O的回波数据的相参处理，将距离频域中的点P的回波数据表示为：

其中，f_t表示距离向频率，R_O(τ)＝r_ton(τ)+r_rom(τ)表示参考目标的距离历史；

回波数据可以在空间谱域中表示为：

s_nm(k_xm,k_ym)＝A_nm·exp[j(x_Pk_xm+y_Pk_ym)] (3)

其中，

其中，(k_xm,k_ym)随发射信号的频率和平台的空间位置而变化；

将分布式雷达的回波数据投影到空间谱域中：

其中，N表示分布式雷达系统中发射机数量，M表示分布式雷达系统中接收机的数量，k_x，k_y分别表示沿x和y方向的波数；

步骤二：多基分布式雷达空间谱数据投影与非均匀采样，基于式(5)中的多站空间谱数据，采用复数拉东变换，将二维空间谱数据投影至θ方向为：

其中，δ(·)表示冲激函数，(k_r,θ)表示投影空间谱的坐标，

基于公式(6)中的投影回波剖面，从不同方向重建目标，投影回波剖面用矩阵形式表示为：

P＝Aσ+N (7)

其中，P＝(P₁,P₂,…,P_L)∈C^K×L表示使用复数拉东变换投影得到的回波信号剖面，σ＝[σ(θ₁),σ(θ₂),…,σ(θ_L)]∈C^K×L表示不同方向的目标散射系数，N∈C^K×L表示加性噪声，K和L分别表示频率采样点数和所投影角度方向的采样点数，A＝(a₁,a₂,…,a_K)^T∈C^K×K表示傅立叶矩阵，其中，φ_K＝2πk/K表示归一化频率，且k＝1,…,K；

沿第l个方向建立基于数据的非均匀采样模型：

S_lP_l＝S_lAσ_l+S_ln_l (8)

其中，P_l，σ_l和n_l分别表示投影的空间谱，目标散射系数和第l个方向的加性噪声，表示数据采样矩阵，D_l表示在第l个方向上回波剖面的有效维度；

步骤三：多基分布式雷达间断空间谱的目标重构，针对式(8)中的非均匀采样数据，可得第l个方向非均匀采样回波数据的自相关矩阵为：

其中，表示非均匀采样数据剖面的自相关矩阵i次迭代结果，P⁽ⁱ⁾＝diag{γ⁽ⁱ⁾(r₁),γ⁽ⁱ⁾(r₂),…,γ⁽ⁱ⁾(r_K)}表示目标功率谱，H表示共轭转置操作，γ⁽ⁱ⁾＝[γ⁽ⁱ⁾(r₁),…,γ⁽ⁱ⁾(r_k),…,γ⁽ⁱ⁾(r_K)]^T表示散射系数的信号功率，γ⁽ⁱ⁾(r_k)表示在i次迭代中沿k_r方向的投影切片上第k个目标点的信号功率，r_k表示在k_r方向的投影切片上第k个单元，S_lA＝(d₁,d₂,…,d_k,…,d_K)；表示在k_r方向第l个回波剖面的第D_l个有效数据的导引矢量值，表示在k_r方向第l个回波剖面的第D_l个有效数据单元；

将目标重建为：

其中，表示目标散射系数第i次迭代的结果，距离r＝(r₁,…,r_k,…,r_K)表示参考目标与场景中目标之间的相对距离；

将成像结果投影至直角坐标系下，几何校正后的成像结果表示为：

其中，表示在极坐标系(r,θ)下估计的目标散射系数，表示在极坐标系(x,y)下估计的目标散射系数，r_c代表参考距离。

2.根据权利要求1所述的一种多基分布式雷达协同成像方法，其特征在于，r_c＝r_K/2。