雷達成像近似二維模型及其超分辨算法

現(xiàn)有的雷達成像超分辨算法是基于目標回波信號的二維正弦信號模型，所以模型誤差，特別是距離走動誤差，將使算法性能嚴重下降或失效.為此，本文采用距離走動誤差下的一階近似雷達成像二維信號模型，提出了一種基于非線性最小二乘準則的參數(shù)化超分辨算法.在算法中，距離走動誤差補償與目標參量估計聯(lián)合進行.文中同時給出了算法估計性能的Cramer-Rao界及仿真結(jié)果.
　　關(guān)鍵詞:距離走動誤差；補償；超分辨；雷達成像

A Super Resolution Radar Imaging Algorithm Based on the 2-D Approximate Model

SUN Chang-yin,BAO Zheng
(Kay Laboratory for Radar Signal Processing，Xidian University，Xi’an 710071,China)

　　Abstract:The recently proposed super resolution radar imaging algorithms,which are based on the 2-D sinusoid signal model,often suffer from the motion through resolution cell error(MTRC) and failed completely.In this paper,an algorithm is proposed based on the 2-D approximate radar imaging model.By minimizing a nonlinear least-squares cost function,the algorithm combines the parameter estimation with the compensation of MTRC errors.The Cramer-Rao bounds are derived and simulation results are also presented to demonstrate the performance of the algorithm.
　　Key words:motion through resolution cell error;compensation;super resolution;radar imaging

一、引　　言
　　雷達成像基于目標的散射點模型.雷達通常發(fā)射長時寬的線頻調(diào)(chirp)信號，然后用參考信號對回波作解線頻調(diào)(dechirp)處理，再將解線頻調(diào)的回波作橫向排列，則在一定條件下它可近似為二維正弦信號模型，通過二維傅里葉變換，可以重構(gòu)目標的二維像；采用超分辨算法［1～3］，還可得到更精細的二維目標像.
　　應(yīng)當指出，上述二維模型是假設(shè)散射點在成像期間不發(fā)生超越分辨單元走動，近似認為散射點的移動只影響回波的相移，而子回波包絡(luò)則固定不變.這種近似，只適用于小觀察角時參考點附近有限小尺寸目標成像.
　　如果目標較大，特別是在離參考點較遠處，越分辨單元移動(MTRC)便會發(fā)生，從而使得用簡單二維模型獲得的圖像模糊.傳統(tǒng)解決的方法是按目標轉(zhuǎn)動用極坐標-直角坐標插值.插值不可避免地會有誤差，而超分辨算法通常基于參數(shù)化估計，對誤差較為敏感，這會影響成像質(zhì)量.
　　本文介紹一種近似度較高的二維模型，并利用該模型通過超分辨算法成像，可獲得較好的結(jié)果.

二、維回波模型
　　設(shè)目標有K個散射點，雷達以平面波自下向上照射目標(圖1).目標以參考點為原點相對雷達射線轉(zhuǎn)動，經(jīng)過N次脈沖發(fā)射，散射點Pk點移至P′k點，移動中第n次脈沖時該散射點的垂直坐標為：

ykn=yk+Δykn=xksin(nδθ)+ykcos(nδθ),n=0,1,…,N-1　(1)

式中δθ為相鄰脈沖的轉(zhuǎn)角，總觀測角Δθ=(N-1)δθ.考慮到雷達發(fā)射的是長時寬的線頻調(diào)信號，以原點為參考作解線頻調(diào)處理，并對信號以 的頻率采樣，得目標的回波信號(離散形式)為：

　(2)

式中Ak為第k個散射點子回波信號的復(fù)振幅;fc、γ分別是雷達載頻和調(diào)頻率，c為光速；e(m,n)為加性噪聲.

圖1　二維雷達目標幾何圖 　　由于觀測角Δθ很小，取近似sin(nδθ)≈nδθ和cos(nδθ)≈1，則式(2)可近似寫成: 　(3) 式中 　　式(3)指數(shù)項中的第三項是時頻耦合項，它是線頻調(diào)信號(其模糊函數(shù)為斜橢圓)所特有的，如果采用窄脈沖發(fā)射，則該項不存在.將該項忽略，則式(3)成為常用的回波二維正弦信號模型. 　　實際上，式(3)的第三項系“距離移動”項，它與散射點的橫坐標xk成正比，目標區(qū)域大時必須考慮，而且這還遠遠不夠，散射點的多普勒移動也必須考慮.為此，令sin(nδθ)≈nδθ和cos(nδθ)≈1-(nδθ)2/2，則式(2)較精確的近似式可寫成： 　(4) 上一頁 1 2 3 4 下一頁 關(guān)鍵詞： 分辨 算法 及其 模型 近似 二維 達成 評論 我來說兩句…… 驗證碼： 相關(guān)推薦 蘋果發(fā)布DeepPCR機器學習算法：加速神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的推理和訓練 蘋果 DeepPCR 機器學習 算法 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) | 2023-12-20 2024研華邊緣AI產(chǎn)業(yè)應(yīng)用論壇引爆深滬 嵌入式系統(tǒng) 研華 邊緣AI 模型 | 2024-05-17 2002年嵌入式系統(tǒng)及其應(yīng)用研討會暨多國產(chǎn)品展示會 jackwang | 2002-05-16 TFLite模型的開盲盒體驗 嵌入式系統(tǒng) TFLite 模型 推理庫 深度學習 | 2024-05-10 BodeCAD(Linear) 資源下載 BodeCAD 放大器仿真 Spice 模型 | 2007-02-09 Meta發(fā)布“前沿級”開源AI模型 扎克伯格：不怕競爭者使用 智能計算 Meta 開源 AI 模型 扎克伯格 | 2024-07-24 用二極管和晶體管構(gòu)成的邏輯電路及其工作波形 設(shè)計方案 二極管 晶體管 構(gòu)成 邏輯 電路 及其 工作 波形 | 2009-07-06 運放的阻塞現(xiàn)象及其消除措施 設(shè)計方案 運放 阻塞 現(xiàn)象 及其 消除 措施 | 2009-07-06 藍牙技術(shù)及其協(xié)議棧 jackwang | 2002-08-14 超強整理！電機控制算法 電機 算法 BLDC | 2024-05-21 VxWorks及其選件介紹(老站轉(zhuǎn)) amine | 2002-05-28 運放共模電壓擊穿輸入級及其保護措施 設(shè)計方案 運放 共模 電壓 擊穿 輸入 及其 保護 措施 | 2009-07-06 人工智能二維生命探測儀 視頻 信息技術(shù)大賽 單片機 STC15F2K61S2 二維 探測儀 | 2013-01-09 實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及其特征(老站轉(zhuǎn)) amine | 2002-05-27 數(shù)字PID控制算法之一 資源下載 PID PID控制 算法 | 2007-12-28 基于STC51單片機的電動車智能安全輔助系統(tǒng) 視頻 信息技術(shù)大賽 單片機 STC51 IAPSTC15F2K61S2 二維 探測儀 | 2013-01-09 SHIPT算法擠壓了外包工人 如何對雇主進行審計 智能計算 SHIPT 算法 算法管理 | 2024-07-04 恩智浦與NVIDIA合作：將TAO工具套件與eIQ開發(fā)環(huán)境無縫集成，加速人工智能部署！ 智能計算 機器學習 開發(fā)環(huán)境 模型 部署 | 2024-07-18 [轉(zhuǎn)帖]us/os就緒表的維護算法分析 amine | 2002-05-17 單片機的數(shù)字濾波算法 嵌入式系統(tǒng) 單片機 濾波 算法 數(shù)字濾波 | 2023-11-21 TA7240AP內(nèi)部電路方框圖及其主要參數(shù) 設(shè)計方案 TA7240AP 內(nèi)部 電路 方框圖 及其 主要 參數(shù) | 2009-07-06 加密算法之MD5算法 資源下載 加密 算法 加密算法 MD5算法 | 2007-02-16 全橋驅(qū)動器UBA2030T及其應(yīng)用 設(shè)計方案 全橋 驅(qū)動器 UBA2030T 及其 應(yīng)用 | 2009-07-06 PID算法 資源下載 PID 算法 誤差 | 2007-02-16 嵌入式開發(fā)者都該了解的十大算法 嵌入式 開發(fā)者 算法 | 2024-07-16 PID算法原理介紹 PID 算法 工業(yè)控制 調(diào)節(jié)器 | 2023-11-28 c語言指針指南 資源下載 C語言 指針 二維 變量 | 2008-01-14 上一篇：FDD-CDMA的下行鏈路的波束形成 下一篇：新型諧振式螺旋天線的設(shè)計 技術(shù)專區(qū) FPGA DSP MCU 示波器 步進電機 Zigbee LabVIEW Arduino RFID NFC STM32 Protel GPS MSP430 Multisim 濾波器 CAN總線 開關(guān)電源 單片機 PCB USB ARM CPLD 連接器 MEMS CMOS MIPS EMC EDA ROM 陀螺儀 VHDL 比較器 Verilog 穩(wěn)壓電源 RAM AVR 傳感器 可控硅 IGBT 嵌入式開發(fā) 逆變器 Quartus RS-232 Cyclone 電位器 電機控制 藍牙 PLC PWM 汽車電子 轉(zhuǎn)換器 電源管理 信號放大器 關(guān)閉