一种利用滑轨的雷达合成孔径稀疏成像方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及了一种利用滑轨的雷达合成孔径稀疏成像方法及系统，所述方法包括如下步骤：获取距离

【技术实现步骤摘要】
一种利用滑轨的雷达合成孔径稀疏成像方法及系统


[0001]本专利技术涉及雷达目标检测和识别
，特别是涉及一种利用滑轨的雷达合成孔径稀疏成像方法及系统。

技术介绍

[0002]随着雷达体制的发展，人们不断追求雷达高的分辨率以满足对目标进行判性和识别的需求。现代高分辨率微波成像技术以合成孔径雷达(SyntheticAperture Radar,SAR)为主，其特点为将雷达设备置于载机或卫星等运载平台上，运载平台相对于地面场景运动的同时，发射并接收电磁波。所获得的回波经过复杂的2维信号处理后，得到高分辨率的雷达图像。
[0003]目前SAR主要用于运动平台对静止目标的成像，主要是机载平台对大范围场景目标的成像，成像成本很高，对于小区域的目标成像，机载SAR应用较为受限，也不适用。此外，为了得到更高的SAR系统分辨率，就必须提高信号带宽，系统采样率也必须相应提高，这就意味着更高的数据率和更复杂的系统设计，从而对SAR成像处理提出了更高的要求。如何实现在提高成像分辨力的同时降低运算量是实际应用中亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种利用滑轨的雷达合成孔径稀疏成像方法及系统，以实现在提高成像分辨力的同时降低运算量。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术提供一种利用滑轨的雷达合成孔径稀疏成像方法，所述方法包括如下步骤：
[0007]获取距离
‑
方位向的雷达回波数据；
[0008]对距离
‑
方位向的雷达回波数据采用距离向匹配滤波的方式进行距离向聚焦，获得距离向积累后的雷达回波数据；
[0009]筛选目标方位向内的距离向积累后的雷达回波数据，得到方位向选取后的雷达回波数据；
[0010]对方位向选取后的雷达回波数据采用稀疏分数阶傅里叶变换的方式进行方位向聚焦，获得雷达图像。
[0011]可选的，所述获取距离
‑
方位向的雷达回波数据，具体包括：
[0012]将雷达设置在滑轨上，使雷达的波束朝向待成像目标；
[0013]控制雷达在所述滑轨上滑动的同时发射信号，并获取距离
‑
方位向的雷达回波数据。
[0014]可选的，所述距离
‑
方位向的雷达回波数据为：
[0015][0016]其中，t为快时间，代表距离维，t
m
为慢时间，代表方位维，s
r
(t,t
m
)为距离
‑
方位向的雷达回波数据，A
r
为距离
‑
方位向的雷达回波数据的幅度，k为发射的线性调频信号调频斜率，T为调制周期或脉冲长度，R0为雷达与待成像目标的初始距离，R(t
m
,R0)为t
m
时刻雷达与待成像目标的径向距离，c为光速， 2R(t
m
,R0)/c为回波延迟，f0为发射信号的载波频率，j为虚数单位。
[0017]可选的，所述距离向积累后的雷达回波数据为：
[0018][0019]A
PC1
为距离向积累后的雷达回波数据的幅度。
[0020]可选的，所述筛选目标方位向内的距离向积累后的雷达回波数据，得到方位向选取后的雷达回波数据，具体包括：
[0021]获取距离向积累后的雷达回波数据的抖动幅度大于幅度阈值的起始点，作为目标方位向的起始点；
[0022]利用公式确定含有目标的方位向数据段时间；其中，t
m2
表示目标方位向的结束点，t
m1
表示目标方位向的起始点，t
m2
‑
t
m1
表示目标方位向的数据段时间；v
a
表示雷达的运动速度，θ0表示雷达水平波束宽度；
[0023]对方位向数据段时间内的雷达回波数据，进行距离向积累，获得距离向积累后的雷达回波数据；
[0024]对距离向积累后的雷达回波数据的相位进行菲涅尔近似，获得方位向选取后的雷达回波数据为：
[0025][0026]其中，s3(t,t
m'
)表示方位向选取后的雷达回波数据，A
PC1
为距离向积累后的雷达回波数据的幅度，λ表示方位向选取后的雷达回波数据的波长，t
m'
为目标方位向内的采样点，t
m'
∈[t
m1
,t
m2
]。
[0027]可选的，所述对方位向选取后的雷达回波数据采用稀疏分数阶傅里叶变换的方式进行方位向聚焦，获得雷达图像，具体包括：
[0028]对方位向选取后的雷达回波数据进行离散化处理，得到离散化后的雷达回波数据；
[0029]将离散化后的雷达回波数据与Chirp1信号相乘，获得频谱序列；
[0030]对所述频谱序列进行频谱重排，获得重排后的时域序列为：
[0031]P
σ
(r,n)＝d[(r,σn)modN][0032]其中，σ为[1,N]中随机选取的奇数，mod为取模运算，r表示离散的距离单元，n表示离散慢时间，N为目标方位向内采样点的数量，d(
·
)表示离散化后的雷达回波数据与Chirp1信号的乘积函数；
[0033]利用平坦窗函数对重排后的时域序列进行窗函数滤波，获得窗函数滤波后的信号序列；
[0034]对窗函数滤波后的信号序列进行降采样快速傅里叶变换，获得降采样后的信号序列；
[0035]选取降采样后的信号序列中幅值大于门限的信号，组成稀疏处理后的信号序列；
[0036]采用哈希逆映射方式获得稀疏处理后的信号序列中信号频点在所述频谱序列中的对应频谱信号，构建稀疏频谱序列；
[0037]将所述稀疏频谱序列与Chirp2信号相乘，得到稀疏分数阶傅立叶变换谱。
[0038]可选的，所述对方位向选取后的雷达回波数据采用稀疏分数阶傅里叶变换的方式进行方位向聚焦，获得雷达图像，之前还包括：
[0039]判断目标方位向内的采样点数是否小于采样点数阈值，获得判断结果；
[0040]若所述判断结果表示是，则对方位向选取后的雷达回波数据采用方位向匹配滤波或分数阶傅里叶变换的方式对进行方位向聚焦，获得雷达图像；
[0041]若所述判断结果表示否，则对方位向选取后的雷达回波数据采用稀疏分数阶傅里叶变换的方式进行方位向聚焦，获得雷达图像。
[0042]一种利用滑轨的雷达合成孔径稀疏成像系统，所述系统包括：
[0043]雷达回波数据获取模块，用于获取距离
‑
方位向的雷达回波数据；
[0044]距离向聚焦模块，用于对距离
‑
方位向的雷达回波数据采用距离向匹配滤波的方式进行距离向聚焦，获得距离向积累后的雷达回波数据；
[0045]目标方向位数据选取本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用滑轨的雷达合成孔径稀疏成像方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：获取距离
‑
方位向的雷达回波数据；对距离
‑
方位向的雷达回波数据采用距离向匹配滤波的方式进行距离向聚焦，获得距离向积累后的雷达回波数据；筛选目标方位向内的距离向积累后的雷达回波数据，得到方位向选取后的雷达回波数据；对方位向选取后的雷达回波数据采用稀疏分数阶傅里叶变换的方式进行方位向聚焦，获得雷达图像。2.根据权利要求1所述的利用滑轨的雷达合成孔径稀疏成像方法，其特征在于，所述获取距离
‑
方位向的雷达回波数据，具体包括：将雷达设置在滑轨上，使雷达的波束朝向待成像目标；控制雷达在所述滑轨上滑动的同时发射信号，并获取距离
‑
方位向的雷达回波数据。3.根据权利要求1或2所述的利用滑轨的雷达合成孔径稀疏成像方法，其特征在于，所述距离
‑
方位向的雷达回波数据为：其中，t为快时间，代表距离维，t
m
为慢时间，代表方位维，s
r
(t,t
m
)为距离
‑
方位向的雷达回波数据，A
r
为距离
‑
方位向的雷达回波数据的幅度，k为发射的线性调频信号调频斜率，T为调制周期或脉冲长度，R0为雷达与待成像目标的初始距离，R(t
m
,R0)为t
m
时刻雷达与待成像目标的径向距离，c为光速，2R(t
m
,R0)/c为回波延迟，f0为发射信号的载波频率，j为虚数单位。4.根据权利要求3所述的利用滑轨的雷达合成孔径稀疏成像方法，其特征在于，所述距离向积累后的雷达回波数据为：其中，A
PC1
为距离向积累后的雷达回波数据的幅度。5.根据权利要求3所述的利用滑轨的雷达合成孔径稀疏成像方法，其特征在于，所述筛选目标方位向内的距离向积累后的雷达回波数据，得到方位向选取后的雷达回波数据，具体包括：获取距离向积累后的雷达回波数据的抖动幅度大于幅度阈值的起始点，作为目标方位向的起始点；利用公式确定含有目标的方位向数据段时间；其中，t
m2
表示目标方位向的结束点，t
m1
表示目标方位向的起始点，t
m2
‑
t
m1
表示目标方位向的数据段时间；v
a
表示雷达的运动速度，θ0表示雷达水平波束宽度；对方位向数据段时间内的雷达回波数据，进行距离向积累，获得距离向积累后的雷达回波数据；对距离向积累后的雷达回波数据的相位进行菲涅尔近似，获得方位向选取后的雷达回
波数据为：波数据为：其中，s3(t,t
m'
)表示方位向选取后的雷达回波数据，A
PC1
为距离向积累后的雷达回波数据的幅度，λ表示方位向选取后的雷达回波数据的波长，t
m'
为目标方位向内的采样点，t
m'
∈[t
m1
,t
m2
]。6.根据权利要求1所述的利用滑轨的雷达合成孔径稀疏成像方法，其特征在于，所述对方位向选取后的雷达回波数据采用稀疏分数阶傅里叶变换的方式进行方位向聚焦，获得雷达图像，具体包括：对方...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小龙，薛永华，张海，袁豆豆，张财生，张林，黄勇，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军航空大学，
类型：发明
国别省市：