【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于雷达成像，具体涉及一种弹载阵列雷达三维前视成像方法、装置及介质。
技术介绍
1、雷达成像是一种利用雷达系统生成目标图像的技术，它通过发射无线电波，接收目标反射回的信号，通过分析其位置、形状和运动信息等来实现成像。通过弹载雷达高分辨率成像处理，能够获得打击区域目标的高分辨图像，从而为目标与干扰的识别提供有效支撑，继而提升无源干扰的对抗能力。因此，高分辨率成像是弹载雷达干扰识别、对抗的关键手段之一。然而，在导弹的末制导阶段，平台处于三维加速的前视工作模式，打击目标基本位于平台正前方。此时，传统的高分辨率雷达成像技术(如合成孔径雷达与多普勒波束锐化技术)所依赖的多普勒分辨原理失效，只能采用前视成像技术完成成像。因此，对运动正前向打击区域的高分辨率成像是现代弹载雷达系统必备功能之一。目前常用的雷达前视技术主要包括：实波束成像、单脉冲前视成像及双基合成孔径雷达(sar)前视成像技术等，均能够在一定程度上改善前视成像分辨率，获取目标图像。然而，对于现有的雷达前视成像技术而言，成像分辨率主要体现在距离、方位两个维度，最终获取的为二维图像，无法获取目标在俯仰维的信息。因此，在后续处理中，无法进一步通过目标(如大型舰船)与干扰(如角反干扰)在高度维的差异进行识别。因此，为了进一步提升弹载雷达对前视打击区域干扰的识别精度以及对抗能力，可以将现有二维前视成像扩展至三维，进一步有效利用俯仰维信息，更加真实地反映目标的大小、距离及位置关系。
2、目前，雷达三维成像技术的研究主要集中在sar领域，主要包括有干涉sar(insar)
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术提供一种弹载阵列雷达三维前视成像方法、装置及介质，通过改进稀疏重构中的稀疏度自适应匹配追踪算法，对单个空时快拍进行处理，高效率且高精度的重构其对应的方位-俯仰目标散射系数矢量，较大的提高了前视成像方位-俯仰向分辨率。
2、技术方案：本专利技术所述的一种弹载阵列雷达三维前视成像方法，具体包括以下步骤：
3、(1)构建弹载前视阵列信号接收模型，获取距离-脉冲-方位阵列-俯仰阵列四维回波数据；
4、(2)对四维回波数据进行距离向脉冲压缩以实现距离向高分辨成像，引入时域自由度，将接收到的信号在慢时间域进行分段；然后逐距离-脉冲单元进行处理；
5、(3)利用相邻迭代中两个残差的相关性控制迭代次数实现稀疏度自适应；基于自适应稀疏度匹配追踪对空时快拍信号进行稀疏重构处理，得到单个快拍的二维超分辨谱；
6、(4)对同一距离门下不同脉冲的超分辨谱进行谱叠加，并对每一距离门重复上述处理，得到极坐标下的三维成像结果；最后通过插值变换得到直角坐标系下的三维高分辨成像结果。
7、进一步地，所述步骤(1)实现过程如下：
8、脉冲多普勒雷达工作于扫描模式下，并采用一发多收的平面阵列雷达，对弹载雷达前视区域进行扫描，每隔脉冲重复频率发射一线性调频脉冲，对回波进行采样获取多通道采样数据，完成整个区域的扫描，得到距离-脉冲-方位阵列-俯仰阵列四维回波数据。
9、进一步地，所述步骤(2)实现过程如下：
10、对前方方位-俯仰成像区域进行角度间隔网格划分，网格相对于雷达的方位角度分别为{θ1,θ2,…,θn1}，俯仰角度分别为每个网格都对应一个方位角θi俯仰角其中1≤i≤n1,1≤j≤n2；n1×n2个点都是一个潜在的信号源，并对每个潜在信号源进行估计；以平面面阵右上角第一个阵元为参考点，则得垂直方向m1个阵元的导引矢量：
11、
12、水平方向m2个阵元的导引矢量：
13、
14、则第(i,j)个信号源入射到平面阵列上的导引矢量表示为：
15、
16、其中，表示克罗内克积；
17、引入时域自由度，即将接收到的信号在慢时间域进行分段，每段为一个相干处理周期，每个cpi中的脉冲数为：
18、
19、其中，θb为天线主瓣波束宽度，ω为波束扫描的速度；
20、在每一个cpi中，对连续脉冲进行相干处理，得到目标多普勒域信息；从俯仰角为波达方位角为θi的第(i,j)个信号源得到回波的多普勒频率：
21、
22、将其进行归一化可得归一化多普勒频率为：
23、
24、其中，fr为脉冲重复频率，则位于处目标的时域导引矢量：
25、
26、对一个cpi内所有二维平面阵列的方位、俯仰通道接收数据同时进行处理，则对应的空时联合导引矢量可表示为：
27、
28、由于高斯白噪声e(n)的存在，对于第(i,j)个信号源，阵列产生的输出写为：
29、
30、其中，xij为实际接收到的第(i,j)个潜在信号源的后向散射系数；
31、对于n1×n2个信号源，其空时导引矢量矩阵表示为：
32、
33、则单个cpi内，阵列接收到的所有网格信源回波信号表示为：
34、y(n)＝ax+e
35、其中，x为目标后向散射系数，e为高斯白噪声。
36、进一步地，所述步骤(3)实现过程如下：
37、初始化残差r和迭代次数t：
38、r0＝y
39、t＝1
40、其中，r0为初始残差，y为回波信号；
41、计算当前迭代中残差与导引矢量矩阵中各列矢量的相关系数，并选择最大相关系数对应列矢量及其索引值存入设定的集合中：
42、
43、λt＝λt-1∪{λt}
44、
45、其中，aj为矩阵的第j列，λt-1为第t-1次迭代中最大相关系数所对应的索引值，λt为第t次迭代所设定的集合，φt为所求列矢量；
46、利用最小二乘法得到重构信号的近似解：
47、xt＝argminx||y-φtx||2
48、更新迭代残差，并进入下一次迭代过程：
49、rt＝y-φtxt
50、判定两次迭代残差的相关性，当两次迭代得到的残差高度相关时，停止迭代过程：
51、c(rt,rt-1)→1
52、xt为重构的目标散射系数，对空时快拍信号完成上述过程，并将结果存储起来。
53、进一步地，步骤(4)所述的对同一距离门下不同脉冲的超分辨谱进行谱叠加实现过程如下：
54、将不同脉冲的超分辨谱根据其各自的波束中心叠加到预设的方位-俯仰二维谱上；对同一距离门下所有脉冲的超分辨谱进行上述处理后，得到单个距离门下的方位-俯仰成像结果。
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1.一种弹载阵列雷达三维前视成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种弹载阵列雷达三维前视成像方法，其特征在于，所述步骤(1)实现过程如下：
3.根据权利要求1所述的一种弹载阵列雷达三维前视成像方法，其特征在于，所述步骤(2)实现过程如下：
4.根据权利要求1所述的一种弹载阵列雷达三维前视成像方法，其特征在于，所述步骤(3)实现过程如下：
5.根据权利要求1所述的一种弹载阵列雷达三维前视成像方法，其特征在于，步骤(4)所述的对同一距离门下不同脉冲的超分辨谱进行谱叠加实现过程如下：
6.一种装置设备，其特征在于，包括存储器和处理器，其中：
7.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的一种弹载阵列雷达三维前视成像方法的步骤。
【技术特征摘要】
1.一种弹载阵列雷达三维前视成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种弹载阵列雷达三维前视成像方法，其特征在于，所述步骤(1)实现过程如下：
3.根据权利要求1所述的一种弹载阵列雷达三维前视成像方法，其特征在于，所述步骤(2)实现过程如下：
4.根据权利要求1所述的一种弹载阵列雷达三维前视成像方法，其特征在于，所述步骤(3)实现过程如下：
【专利技术属性】
技术研发人员：吴迪，戴金珂，任凌云，朱岱寅，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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