雙基地mimo雷達(dá)目標(biāo)稀疏成像方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于雙基地MIMO雷達(dá)成像【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及雙基地MIMO雷達(dá)目標(biāo)稀疏成像方法。該雙基地MIMO雷達(dá)目標(biāo)稀疏成像方法包括以下步驟：對(duì)雙基地MIMO雷達(dá)的每個(gè)距離門依次作目標(biāo)成像處理；其中，對(duì)雙基地MIMO雷達(dá)的任一距離門作目標(biāo)成像處理包括以下步驟：構(gòu)建兩維的離散角度空間，將目標(biāo)場(chǎng)景轉(zhuǎn)變?yōu)橄∈鑸?chǎng)景；然后，得出稀疏場(chǎng)景中經(jīng)過匹配濾波后的接收信號(hào)模型；設(shè)置雙基地MIMO雷達(dá)的發(fā)射信號(hào)幅度誤差對(duì)角矩陣Γt、接收信號(hào)幅度誤差對(duì)角矩陣Γr；根據(jù)所述經(jīng)過匹配濾波后的接收信號(hào)模型，構(gòu)建包含Γ的跡約束的壓縮感知優(yōu)化模型，其中，求解所述壓縮感知優(yōu)化模型，根據(jù)求解結(jié)果得出每個(gè)目標(biāo)所在的位置，得出所有目標(biāo)的位置成像圖。
【專利說明】雙基地MI MO雷達(dá)目標(biāo)稀疏成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于雙基地MMO雷達(dá)成像【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及雙基地MMO雷達(dá)目標(biāo)稀疏成像方法，可用于存在幅度誤差的雙基地MIMO雷達(dá)高分辨成像，尤其適用于較少快拍及存在較大幅度誤差場(chǎng)景下的目標(biāo)檢測(cè)與成像。
【背景技術(shù)】
[0002]雷達(dá)是現(xiàn)代軍事戰(zhàn)爭(zhēng)中必不可少的電子裝備，MMO雷達(dá)因其同時(shí)采用多信號(hào)發(fā)射、多信號(hào)接收，多信號(hào)之間可以是時(shí)域、空域或極化域分離的，因而具有處理維數(shù)更高、收發(fā)孔徑利用更充分、角分辨率更高，有效改善目標(biāo)RCS(雷達(dá)散射截面積)起伏、提高檢測(cè)性能和目標(biāo)的空間分辨力的優(yōu)點(diǎn)。隨著雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)的不斷發(fā)展，高分辨MIMO雷達(dá)成像技術(shù)得到了廣泛的研究和應(yīng)用。
[0003]近年來，壓縮感知(CS)雷達(dá)由于充分利用了雷達(dá)目標(biāo)相對(duì)背景的高度稀疏性，具有只需要較少的快拍數(shù)，不需要匹配濾波，能夠獲得更高的時(shí)延和多普勒分辨率等優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)iu已成為雷達(dá)成像領(lǐng)域一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。在現(xiàn)有的基于CS的雙基MIMO雷達(dá)多目標(biāo)檢測(cè)方法沒有考慮距離門，且忽略了陣列誤差，模型過于理想化。而壓縮感知方法對(duì)噪聲、干擾非常敏感，因而在成像前都需要預(yù)先估計(jì)空時(shí)隨機(jī)輻射場(chǎng)，在一些實(shí)際情況中，根據(jù)陣列排布情況、發(fā)射的波形、以及發(fā)射陣列與目標(biāo)的距離等先驗(yàn)信息，并不可能精確的估計(jì)出輻射場(chǎng)的分布，更多的情況下是實(shí)際目標(biāo)區(qū)域的輻射場(chǎng)分布和根據(jù)先驗(yàn)信息估計(jì)出的輻射場(chǎng)之間存在一定的誤差，且誤差的幅度或者相位并不能精確已知。如果忽略該誤差，仍然用上述的方法進(jìn)行成像，由于其對(duì)乘性擾動(dòng)不具備魯棒性，所以即使誤差相對(duì)較小，也會(huì)對(duì)成像效果產(chǎn)生嚴(yán)重影響，甚至無法正確成像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出雙基地MMO雷達(dá)目標(biāo)稀疏成像方法。本發(fā)明建立了存在陣列幅度誤差下雙基地MIMO雷達(dá)目標(biāo)成像系統(tǒng)模型，并應(yīng)用壓縮感知稀疏恢復(fù)方法以及凸優(yōu)化工具在較少快拍數(shù)下提高了目標(biāo)成像效果。本發(fā)明克服了穩(wěn)健波束形成(RCB)方法所需快拍數(shù)多以及陣列幅度誤差存在時(shí)無法準(zhǔn)確檢測(cè)目標(biāo)和成像的缺點(diǎn)，尤其適用于陣列幅度誤差較大以及快拍數(shù)較少的目標(biāo)成像。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0006]雙基地MIMO雷達(dá)目標(biāo)稀疏成像方法包括以下步驟:對(duì)雙基地MIMO雷達(dá)的每個(gè)距離門依次作目標(biāo)成像處理；其中，對(duì)雙基地MIMO雷達(dá)的任一距離門作目標(biāo)成像處理包括以下步驟:
[0007]S1:雙基地MMO雷達(dá)的發(fā)射陣列向外發(fā)射信號(hào)，雙基地MMO雷達(dá)的接收陣列接收目標(biāo)的回波信號(hào)；構(gòu)建兩維的離散角度空間，根據(jù)構(gòu)建的兩維的離散角度空間，將目標(biāo)場(chǎng)景轉(zhuǎn)變?yōu)橄∈鑸?chǎng)景；然后，在稀疏場(chǎng)景中，利用發(fā)射信號(hào)對(duì)接收的目標(biāo)的回波信號(hào)進(jìn)行匹配濾波，得出稀疏場(chǎng)景中經(jīng)過匹配濾波后的接收信號(hào)模型；[0008]S2:設(shè)置雙基地MIMO雷達(dá)的發(fā)射陣列的發(fā)射信號(hào)幅度誤差對(duì)角矩陣gamma t、以及雙基地MIMO雷達(dá)的接收陣列的接收信號(hào)幅度誤差對(duì)角矩陣gamma r ;
[0009]S3:根據(jù)所述經(jīng)過匹配濾波后的接收信號(hào)模型，構(gòu)建包含gamma的跡約束的壓縮感知優(yōu)化模型，其中，
【權(quán)利要求】
1.雙基地MIMO雷達(dá)目標(biāo)稀疏成像方法，其特征在于，包括以下步驟:對(duì)雙基地MIMO雷達(dá)的每個(gè)距離門依次作目標(biāo)成像處理；其中，對(duì)雙基地MMO雷達(dá)的任一距離門作目標(biāo)成像處理包括以下步驟: 51:雙基地MMO雷達(dá)的發(fā)射陣列向外發(fā)射信號(hào)，雙基地MMO雷達(dá)的接收陣列接收目標(biāo)的回波信號(hào)；構(gòu)建兩維的離散角度空間，根據(jù)構(gòu)建的兩維的離散角度空間，將目標(biāo)場(chǎng)景轉(zhuǎn)變?yōu)橄∈鑸?chǎng)景；然后，在稀疏場(chǎng)景中，利用發(fā)射信號(hào)對(duì)接收的目標(biāo)的回波信號(hào)進(jìn)行匹配濾波，得出稀疏場(chǎng)景中經(jīng)過匹配濾波后的接收信號(hào)模型； 52:設(shè)置雙基地MIMO雷達(dá)的發(fā)射陣列的發(fā)射信號(hào)幅度誤差對(duì)角矩陣\、以及雙基地MMO雷達(dá)的接收陣列的接收信號(hào)幅度誤差對(duì)角矩陣\ ; S3:根據(jù)所述經(jīng)過匹配滬波后的接收信號(hào)模型，構(gòu)建包含的跡約束的壓縮感知優(yōu)化模型，其中，
2.如權(quán)利要求1所述的雙基地MIMO雷達(dá)目標(biāo)稀疏成像方法，其特征在于，所述步驟SI具體包括以下步驟: 雙基地MMO雷達(dá)的發(fā)射陣列向外發(fā)射信號(hào),所述發(fā)射陣列的各個(gè)陣元向外發(fā)射編碼信號(hào)，雙基地MMO雷達(dá) 的接收陣列接收目標(biāo)的回波信號(hào)；雙基地MMO雷達(dá)的發(fā)射陣列的發(fā)射信號(hào)表示為S，雙基地MIMO雷達(dá)的發(fā)射陣列以多組脈沖信號(hào)的發(fā)射方式向外發(fā)射信號(hào)，雙基地MIMO雷達(dá)的接收陣列接收的的脈沖組數(shù)表示為Q，Q為大于I的自然數(shù)； 雙基地MIMO雷達(dá)的接收陣列接收的第q組脈沖信號(hào)f表示為:
3.如權(quán)利要求1所述的雙基地MIMO雷達(dá)目標(biāo)稀疏成像方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括以下步驟:首先產(chǎn)生滿足高斯分布
4.如權(quán)利要求2所述的雙基地MIMO雷達(dá)目標(biāo)稀疏成像方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括以下步驟: 根據(jù)所述經(jīng)過匹配濾波后的接收信號(hào)模型，構(gòu)建具有 的跡約束的壓縮感知優(yōu)化模型，其中 ?表不 Kronecker 積； 所述具有 的跡約束的壓縮感知優(yōu)化模型為:

5.如權(quán)利要求4所述的雙基地MMO雷達(dá)目標(biāo)稀疏成像方法，其特征在于，所述步驟S4具體包括以下步驟:首先求解得出X的估計(jì)值文，根據(jù)文中每個(gè)非零元素在X中的位置，得出每個(gè)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的雙基地MMO雷達(dá)的發(fā)射陣列的波離方向、以及每個(gè)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的雙基地MMO雷達(dá)的接收陣列的波達(dá)方向；然后根據(jù)每個(gè)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的雙基地MMO雷達(dá)的發(fā)射陣列的波離方向、以及每個(gè)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的雙基地MIMO雷達(dá)的接收陣列的波達(dá)方向，確定每個(gè)目標(biāo)的位直，進(jìn)而完成雙基地MIMO雷達(dá)目標(biāo)的成像，雙基地MIMO雷達(dá)目標(biāo)成像的結(jié)果為:雙基地MIMO雷達(dá)每個(gè)目標(biāo)的位直圖像。
【文檔編號(hào)】G01S13/89GK103969640SQ201410176889
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】李軍, 陳茜茜, 廖桂生, 郭一帆, 呂利 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)