[发明专利]一种空间高速机动目标三维瞬时成像方法

权利要求书

1.一种空间高速机动目标三维瞬时成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：设定地面雷达天线阵列的布局，且该布局属于稀布阵列构型；

S2：将步骤S1设定的地面雷达天线阵列接收到的回波信号进行联合处理，得到单个脉冲周期内的稀布阵列三维成像观测方程如下：

其中，为单个脉冲周期内的采样点个数，m∈1,2,...M_X，M_X为稀布阵列构型中沿X方向分布的地面雷达天线数目，n∈1,2,...M_Y，M_Y为稀布阵列构型中沿Y方向分布的地面雷达天线数目，为稀布阵列构型中第m行第n列的天线(m,n)对应的回波信号，k＝1,2,…,N，N_r、N_θ和分别为将地面雷达天线阵列的观测区域沿距离、方位角、俯仰角三个维度进行离散化后得到的网格点数，I_k为第k个网格的后向散射系数；令则Φ((m,n),k,j)为天线(m,n)在第j个采样点时对第k个网格的观测量；

S3：基于稀疏贝叶斯学习理论，以最大后验概率为准则，采用变分期望最大方法求解稀布阵列三维成像观测方程，得到观测区域每一个网格点的后向散射系数I_k，实现观测区域的三维图像重建。

2.如权利要求1所述的一种空间高速机动目标三维瞬时成像方法，其特征在于，地面雷达天线阵列的布局的设定方法为：

S11：获取地面雷达天线阵列的布局空间大小：

其中，L_X为地面雷达天线阵列沿X轴方向上的有效尺寸，L_Y为地面雷达天线阵列沿Y轴方向上的有效尺寸，λ_c为地面雷达工作波长，R_max为基于稀布阵列构型的雷达系统的最远作用距离，ρ_X和ρ_Y分别为目标沿X轴和Y轴方向上的三维相对定位精度，Q_X和Q_Y为超分辨因子；

S12：根据地面雷达天线阵列的布局空间大小、观测目标空域角度范围以及目标预期稀疏度确定地面雷达天线数目M_X和M_Y；

S13：构建表征地面雷达天线阵列和观测区域之间的空间关系的观测矩阵，并将观测矩阵互相关系数作为待优化目标函数，再以地面雷达天线阵列中各天线的位置坐标作为自变量对待优化目标函数进行优化求解，并将观测矩阵互相关系数最小时对应的各天线的位置坐标作为优化结果，完成地面雷达天线阵列的布局设定。

3.如权利要求2所述的一种空间高速机动目标三维瞬时成像方法，其特征在于，完成地面雷达天线阵列的布局设定后，得到地面雷达天线阵列中各天线沿X轴和Y轴方向上的二维位置坐标，同时，根据实际需要确定各天线沿Z轴方向上的坐标后，得到各天线的三维位置坐标(X_p,Y_p,Z_p)，p＝1,2,...M，M＝M_XM_Y；

选取地面一点作为原点，根据各天线的三维位置坐标对地面雷达天线阵列在进行安装，使每副地面雷达天线的几何中心与三维位置坐标重合。

4.如权利要求2所述的一种空间高速机动目标三维瞬时成像方法，其特征在于，地面雷达天线数目M_X和M_Y的计算方法如下：

其中，θ_X和θ_Y分别为沿X和Y方向的观测目标空域角度范围，N_Xsparse和N_Ysparse分别为沿X和Y方向的目标预期稀疏度，表示上取整函数。

5.如权利要求2所述的一种空间高速机动目标三维瞬时成像方法，其特征在于，Q_X∈[1,25]，Q_Y∈[1,25]。