[发明专利]基于三维属性散射中心模型的多雷达融合高分辨成像方法

说明书

本发明公开了一种基于三维属性散射中心模型的多雷达融合高分辨成像方法。通过提取多视角下的目标部件三维信息，将其统一投影到同一坐标系下，再进行目标参数的三维融合。考虑目标三维信息提取过程需要密集采样、计算内存过大的问题，本发明利用多维度压缩感知算法节省了三维成像过程中的内存消耗，降低了雷达硬件系统需求。

技术领域

本发明属于雷达成像领域，具体是一种基于三维属性散射中心模型的多雷达融合高分辨成像方法。

背景技术

多雷达融合高分辨成像是指多部雷达对同一目标或场景从不同角度进行探测获取回波数据，并将其融合处理，实现雷达高分辨成像。面对日益复杂的战场环境，雷达获取数据的方式从单站、单极化往多站，多极化发展，雷达成像的能力也发展到三维成像，三维成像能够更加详细的描述目标的特征，对战场侦察、目标检测等领域提供更加全面的信息，提高雷达成像质量。传统点散射模型认为目标由相互独立的点散射中心构成，没有考虑频率依赖性和各向异性，导致出现散焦等问题。属性散射中心模型，从几何绕射解和物理光学的角度出发，为散射中心提供更完备的电磁特性和几何特性信息。但是由于三维属性散射中心模型部件的参数估计运算量大，计算复杂，有关方法都忽略这一问题，本文所提方法有效解决该问题，减少了计算机的运载负荷。单部雷达观测下目标的回波数据所限定的目标姿态角比较窄，观测数据有限，所成三维像会存在遮挡问题，导致目标的部件漏检，因此应用多部雷达进行融合高分辨成像至关重要。

文献(多视角属性散射中心模型的部件提取与合成)中只考虑目标的二维信息，对目标的细节信息描述不全面，而且文章中并未考虑属性散射中心模型部件的参数过多，计算内存消耗过大的问题。

发明内容

传统单部雷达受到观测角度的限制，存在遮挡效应，导致目标部件信息丢失，本发明的目的在于针对这一问题，提出基于三维属性散射中心模型的多雷达融合成像方法。该方法有效解决在属性散射中心建模下参数估计运算量大、计算法负荷大的问题，并解决单部雷达观测下的遮挡问题，从而为多雷达目标融合高分辨成像提供重要的途径。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于三维属性散射中心模型的多雷达融合高分辨成像方法，步骤如下：

第一步，利用解析方法和电磁仿真方法获取目标不同频点不同方位角不同俯仰角下的回波数据，待测试使用。

第二步，构建三维属性散射中心模型，利用多维度压缩感知加OMP算法完成单部雷达观测目标三维成像过程。

第三步，构造多雷达观测目标场景，完成多雷达融合高分辨三维成像。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)借助多维压缩感知理论，充分利用其内在的结构特征进行处理，有利于降低字典矩阵的内存消耗，进一步提高高维数据处理效率。(2)使用融合理论，充分利用多个子孔径的回波数据，在提高融合后雷达成像分辨率的同时，可获得到目标的全方位三维部件信息。(3)采用分步估计的方法，降低了矩阵遍历搜索难度和计算量，也不影响回波重构精度。

附图说明

图1是解析数据算例三维成像结果。

图2是巡航导弹的模型图。

图3是雷达一观测巡航导弹成像结果。

图4是雷达四观测巡航导弹成像结果。

图5是多雷达融合三维成像结果。

具体实施方式

本发明基于三维属性散射中心模型的多雷达融合高分辨成像方法，利用解析方法和电磁仿真方法获取目标不同频点不同方位角不同俯仰角下的回波数据。构建三维属性散射中心模型，利用多维度压缩感知-OMP算法完成单部雷达观测目标三维成像过程。构造多雷达观测目标场景，完成多雷达融合高分辨三维成像。该方法具有内存消耗小的优点，通过多角度融合对目标实现三维成像。