基于改进CBP的MIMO雷达二维成像方法与流程

文档序号:22230350发布日期:2020-09-15 19:31阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于改进cbp的mimo雷达二维成像方法,其特征在于包括如下步骤:

建立近场毫米波mimo雷达回波模型;

设计一组匹配滤波函数,补偿等效相位中心原理引入的相位误差;

划分成像区域并对目标进行检测,映射到成像单元;

按照概率抽取像素单元,形成成像像素单元集合;

使用cbp算法对采样集合像素单元依次成像,对其余像素单元按照非精确增广拉格朗日ialm算法进行重构,完成mimo雷达二维成像。

2.如权利要求1所述的基于改进cbp的mimo雷达二维成像方法,其特征在于,所述建立近场毫米波mimo雷达回波模型的方法如下:

设at(xt,yt)和ar(xr,yr)分别为一对收发天线所在的坐标,对于目标区域内的一个目标m(xn,yn),它与发射天线和接收天线的距离分别为rt,n、rr,n,其中:

发射信号为:

s(t)=exp[-j2πft](3)

其中发射频率f=f0+(n-1)δf,f0为初始频率;

fmcw雷达混频信号为:

sn(xt,yt;xr,yr;kω)=σ(xn,yn)exp[-jkω(rt,n+rr,n)](4)

其中kw=2πf/c为空间频率,因此收发天线接收到目标区域信号为:

3.如权利要求2所述的基于改进cbp的mimo雷达二维成像方法,其特征在于,设计一组匹配滤波函数,补偿等效相位中心原理引入的相位误差的方法如下:

等效一个自发自收的天线,该天线位置为ae(xe,ye),则:

补偿函数表示为:

补偿后的信号为:

4.如权利要求3所述的基于改进cbp的mimo雷达二维成像方法,其特征在于,所述划分成像区域并对目标进行检测,映射到成像单元的方法如下:

建立mimo雷达空间坐标,以mimo雷达阵列为x轴,垂直以阵列方向为y轴,对成像区域进行分割,所述的mimo雷达具有mt个发射天线,mr个接收天线,则成像区域由(xmin,ymin)、(xmin,ymax)、(xmax,ymin)、(xmax,ymax)四点围成的区域,xmin是横坐标最小值,xmax是横坐标最大值,ymin是纵坐标最小值,ymax是纵坐标最大值。

5.如权利要求4所述的基于改进cbp的mimo雷达二维成像方法,其特征在于,使用cbp算法对采样集合像素单元依次成像,对其余像素单元按照非精确增广拉格朗日ialm算法进行重构的方法如下:

对式(8)做距离向上的积分,并沿方位向求和:

设所设计的mimo阵列在方位向上共有q组收发组合,则第n个像素点的成像结果为:

矩阵填充非精确增广拉格朗日ialm算法,算法解决的问题如下:

其中x为带填充矩阵,e为约束矩阵。

约束e中元素为0,上述增广拉格朗日函数可表示为:

其中y为拉格朗日乘子,m为坐标内的原始数据矩阵,μ>0为惩罚因子。

其迭代公式如下:

更新x时,

更新e时,

更新y,

yk+1=yk+μk(m-xk+1-ek+1)(14)

如果对整个区域元素都进行成像,运算时间过长,在成像区域所对应的所有像素点中,随机抽取一定比例的像素点,对被抽取部分的像素点使用卷积逆投影算法进行成像,获得这些像素点的成像结果,然后通过矩阵填充算法恢复出全部像素点的值,即最终全部像素点的成像结果。


技术总结
本发明公开了一种基于改进CBP的MIMO雷达二维成像方法,涉及毫米波MIMO雷达成像技术领域。所述方法包括如下步骤:建立近场毫米波MIMO雷达回波模型;设计一组匹配滤波函数,补偿等效相位中心原理引入的相位误差;划分成像区域并对目标进行检测,映射到成像单元;按照概率抽取像素单元,形成成像像素单元集合;使用CBP算法对采样集合像素单元依次成像,对其余像素单元按照非精确增广拉格朗日IALM算法进行重构,完成MIMO雷达二维成像。所述方法大大缩短了CBP算法成像时间,可广泛的应用于MIMO雷达近场成像中。

技术研发人员:马月红;张伟涛;徐晴;惠蕙;王硕;朱唐永君
受保护的技术使用者:石家庄铁道大学;河北装发信息科技有限公司
技术研发日:2020.06.29
技术公布日:2020.09.15
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