[发明专利]一种基于超分辨成像的雷达散射截面积测量方法

权利要求书

1.一种基于超分辨成像的雷达散射截面积测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)初始化测量系统参数；

2)获取回波数据：在二维平面上通过阵元的移动，等效合成二维的平面阵列，每个阵元通过发射步进频信号来获得回波数据；

3)三维超分辨成像；

4)提取散射中心：对目标特征提取，输出为Θ_G(p')，其中p'表示散射点的位置；

5)反演目标远场RCS，利用公式(1)重建散射场，假设阵元位置p在无穷远处，即|p|→∞：

其中，表示从p'指向p的方向向量，p'∈ROI表示三维空间中感兴趣目标范围内的散射点，k为载波波数，t为距离向快时间；然后利用公式(2)，通过快速傅里叶变换将单一频率的散射分离出来，单一频率的分离公式为：

其中，ω表示角频率。

6)计算真实RCS：将标准散射体的散射系数记为放置的位置记为p'，其中表示p-p”'的方向，标准体的远场散射场记为通过下述公式(3)计算得到目标的真实RCS：

2.根据权利要求1所述的一种基于超分辨成像的雷达散射截面积测量方法，其特征在于，步骤1)中，所述的初始化测量系统参数，具体包括如下步骤：

1-1)将测量中心频率，记作f_c；发射信号频点数，记作N；λ为测量中心频率对应的波长，采用公式λ＝c/f_c计算，其中c为光速；发射信号带宽记为B；天线阵列中心距离目标中心的距离记为R；

1-2)设置天线阵元间隔为d，虚拟阵列X向阵元数目EX_num，Y向阵元数目EY_num，确定EX_num×EY_num的均匀分布虚拟全阵列；

1-3)根据阵元间隔和阵元数目，采用公式L_x＝d*EX_num得到X方向的等效阵列长度，采用公式L_y＝d*EY_num得到Y方向的等效阵列长度；

1-4)待测目标水平方位向分辨率指标，采用公式记作ρ_x；待测目标垂直方位向分辨率指标，采用公式记作ρ_y；待测目标距离向分辨率指标，采用公式记作ρ_z；

1-5)对目标场景进行离散化处理，水平方位向，记为X；垂直方位向，记为Y，距离向，记为Z，X向、Y向和Z向对应的离散点数目分别为N_x、N_y和N_z，根据需求确定超分辨成像需要提高的分辨率倍数a_x，a_y，a_z，由传统分辨率ρ_x，ρ_y，ρ_z来确定每个目标场景坐标轴对应的离散点间距

3.根据权利要求1所述的一种基于超分辨成像的雷达散射截面积测量方法，其特征在于，步骤3)中，所述的三维超分辨成像，具体包括如下步骤：

3-1)定义一个大小为N×EX_numEY_num的矩阵M，其元素为在(0，1)范围内均匀分布的随机数，并且筛选出产生的随机数大于0.91的元素，将对应位置置为1；

3-2)对矩阵M元素求和，得到一个1×EX_numEY_num的列向量记为D，表示每个阵元所选用的稀疏频率的个数，对向量D再求和，即为稀疏采样的个数Num；

3-3)初始化矩阵Msense为零矩阵，大小为Num×N_xN_yN_z；

3-4)遍历矩阵M，判断如果矩阵M中元素为1时，取出对应位置(i,j)的距离频谱数据，存入向量Q中，Q大小为Num×1，并根据j，表示阵元的X坐标与Y坐标；

3-5)遍历目标场景，获得目标点的坐标，R_mn表示第m个阵元与第n个目标点之间的距离，将获得的回波数据信号存储在矩阵Msense中，表达式为

其中是一个列向量，表示第m个阵元的所有N个频点对于第n个目标点的相位；

3-6)根据得到的回波数据信号，利用正交匹配追踪算法对信号进行重构，即完成三维超分辨成像。