[发明专利]基于子空间投影的实孔径前视成像方法

摘要

本发明公开了一种基于子空间投影的实孔径前视成像方法，主要解决飞行轨迹正前方目标的高分辨成像问题。其检测过程为：1)等间距发射雷达波束，对地面监视区域进行顺序重叠扫描，获取雷达回波数据；2)通过取模运算，提取回波数据的强度矢量；3)求取回波强度矢量的自相关矩阵；4)对自相关矩阵进行特征分解；5)用小特征值对应的特征向量构造噪声子空间；6)定义方向图搜索矢量；7)将方向图搜索矢量投影到噪声子空间上；8)计算空间谱函数的峰值；9)根据空间谱函数峰值的数目确定信号的个数，实现前视成像。本发明具有提高主瓣内邻近目标分辨精度的优点，可用于机载雷达监视系统实现航迹线方向目标检测与识别的成像领域。

主权项

1.一种基于子空间投影的实孔径前视成像方法，包括如下步骤：(1)通过雷达波束的等间距发射，对地面监视区域进行顺序重叠扫描，获取雷达回波数据Y；(2)对回波数据Y进行取模运算，提取其强度矢量X：X＝|Y(k)|，其中，|·|表示取模运算，k＝1，2，...，K，K表示回波数据的长度；(3)求取回波强度矢量X的自相关矩阵R_X：R_X＝E[XX^H]，其中，X表示回波强度矢量，(·)^H表示共轭转置，E[·]表示期望值；(4)对自相关矩阵R_X进行特征分解，将其分解为特征值和特征向量的乘累加形式：RX=Σj=1NλjvjvjH,]]>其中，λ_j表示第j个特征值，v_j表示第j个特征向量，(·)^H表示共轭转置，j＝1，2，...，N，N表示特征值的数目；(5)将特征值λ_j按升序排列λ₁＝λ₂＝...＝λ_N-p≤λ_N-p+1≤...≤λ_N，并相应地调整特征向量顺序为：v₁，v₂，...，v_N-p，v_N-p+1，...，v_N，用前N-P个小特征值对应的特征向量构成噪声子空间E_N：E_N＝[v₁，v₂，...，v_N-p]，其中，p表示信号的数目，N表示特征值的数目；(6)定义方向图搜索矢量集合a：a＝[a_i]，其中，a_i表示第i个方向图搜索矢量，i＝1，2，...，2M，M表示方向图搜索矢量的长度；ai=[sin[n(Mτ+δi)]n(Mτ+δi),sin[(n((M-1)τ+δi)]n[(M-1)τ+δi],...,sin[n((-M)τ+δi)]n[(-M)τ+δi]]T,]]>其中，(·)^T表示转置，δ_i表示第i个方向图搜索矢量的位移，n为一个固定的参数，控制方向图的主瓣宽度，τ代表了扫描密集程度，b_width表示主瓣宽度，d为一个变化的参数；(7)将第i个方向图搜索矢量a_i投影到噪声子空间E_N上，得到搜索矢量在噪声子空间上的投影：ENai=[Σj=1N-pvjvjH]ai,]]>其中，v_j表示小特征值对应的特征矢量，(·)^H表示共轭转置，p表示信号的数目，N表示特征值的数目；(8)计算空间谱函数：P(i)=1/||ENai||22,]]>其中，E_N表示噪声子空间，a_i表示搜索矢量，表示二范数的平方；(9)根据空间谱函数峰值的数目确定信号的个数，以分辨主瓣内的邻近目标，完成沿航迹线方向目标的检测与识别，实现前视高分辨成像。