一种基于分布式雷达目标三维成像的特征反演方法和装置与流程

本发明涉及雷达信号处理，尤其涉及一种基于分布式雷达目标三维成像的特征反演方法和装置。

背景技术：

1、分布式双多站雷达系统相对于传统单站雷达系统具有以下优势而被广泛关注：(1)双多站雷达中靠近前方战场的被动接收机不易被敌人发现，而发射机则可以被安置在离敌人较远的位置，因此分布式雷达系统的安全性更高；(2)双多站雷达观测具有较好的反隐身能力，尽管外形隐身设计消减了目标的后向散射，但是其他方向的回波可能会增强；(3)分布式雷达系统可以捕捉到目标的多角度信息，对复杂目标的立体几何结构反演与识别更为有利。

2、尽管分布式雷达系统在目标探测识别方面具有巨大的应用潜力，但是在宽频带、多视角、大站角等条件下，目标电磁散射呈现出更加复杂的特点，造成了特性变化规律认知不清、传统特征提取算法估计精度与信息挖掘不足等一系列基础性问题，制约了我国分布式新体制雷达的发展。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于分布式雷达目标三维成像的特征反演方法和装置，能够有效地构建分布式雷达目标电磁机理表征模型，从而实现基于表征模型的目标三维几何结构快速反演。

2、为了解决上述技术问题，在一个方面，本发明实施例提供了一种基于分布式雷达目标三维成像的特征反演方法。

3、本发明实施例的基于分布式雷达目标三维成像的特征反演方法包括：构建分布式雷达目标统一电磁散射机理表征模型；基于构建的所述分布式雷达目标统一电磁散射机理表征模型对分布式雷达目标执行三维成像；根据经所述三维成像形成的目标图像对所述分布式雷达目标进行三维结构反演。

4、优选地，所述构建分布式雷达目标统一电磁散射机理表征模型，包括：采用高频渐近方法针对预设的多种目标典型三维结构计算解析解；根据所述解析解中包含的双多站散射在频率和角域的变化特征形成所述分布式雷达目标统一电磁散射机理表征模型。

5、优选地，所述基于构建的所述分布式雷达目标统一电磁散射机理表征模型对分布式雷达目标执行三维成像，包括：建立包括收发一体天线、第一接收天线、第二接收天线的分布式雷达布站构型；获取所述收发一体天线、第一接收天线和第二接收天线所接收到的所述分布式雷达目标的任一散射点的基频回波信号；对所述收发一体天线与第一接收天线所接收到的基频回波信号进行干涉处理，得到第一回波信号，根据第一回波信号的干涉相位确定所述散射点的x坐标；对所述收发一体天线与第二接收天线所接收到的基频回波信号进行干涉处理，得到第二回波信号，根据第二回波信号的干涉相位确定所述散射点的z坐标；利用雷达测距方法和距离向分辨率确定所述散射点的y坐标；基于确定的所述分布式雷达目标的任一散射点的x坐标、y坐标和z坐标形成所述目标图像。

6、优选地，所述收发一体天线和第一接收天线之间的距离、与所述收发一体天线和第二接收天线之间的距离都等于l；以及，所述根据第一回波信号的干涉相位确定所述散射点的x坐标，包括：根据以下公式确定所述散射点的x坐标：

7、

8、其中，c表示光速，r0表示目标等效中心到基线中点的距离，该基线为所述收发一体天线与第一接收天线之间的连线，表示第一回波信号的干涉相位，fc表示发射信号的中心频率。

9、优选地，所述根据第二回波信号的干涉相位确定所述散射点的z坐标，包括：根据以下公式确定所述散射点的x坐标：

10、

11、其中，表示第二回波信号的干涉相位。

12、优选地，所述根据经所述三维成像形成的目标图像对所述分布式雷达目标进行三维结构反演，包括：对目标回波进行超分辨isar成像，得到目标图像；利用图像形态学和hough变换方法从所述目标图像中提取点、直线和弧形散射体，确定其几何参数，将依赖参数设为典型值并进行组合，获取候选原子集；对候选原子集的每个原子进行优化，优化的结果按照预设准则选入活跃参数集；对活跃参数集的活跃原子进行优化，并将活跃参数集中的无意义原子进行剔除；更新参数，计算剩余响应，对剩余响应成像获取剩余响应图像，判断剩余响应图像中是否存在明显散射点：若是，返回执行所述利用图像形态学和hough变换方法从所述目标图像中提取点、直线和弧形散射体的步骤，否则结束流程并输出目标散射中心的三维位置和结构类型。

13、为了解决上述技术问题，在另一方面，本发明实施例提供了一种基于分布式雷达目标三维成像的特征反演装置。

14、本发明实施例的基于分布式雷达目标三维成像的特征反演装置包括：模型构建单元，用于构建分布式雷达目标统一电磁散射机理表征模型；三维成像单元，用于基于构建的所述分布式雷达目标统一电磁散射机理表征模型对分布式雷达目标执行三维成像；结构反演单元，用于根据经所述三维成像形成的目标图像对所述分布式雷达目标进行三维结构反演。

15、优选地，所述模型构建单元进一步用于：采用高频渐近方法针对预设的多种目标典型三维结构计算解析解；根据所述解析解中包含的双多站散射在频率和角域的变化特征形成所述分布式雷达目标统一电磁散射机理表征模型；所述三维成像单元进一步用于：建立包括收发一体天线、第一接收天线、第二接收天线的分布式雷达布站构型；获取所述收发一体天线、第一接收天线和第二接收天线所接收到的所述分布式雷达目标的任一散射点的基频回波信号；对所述收发一体天线与第一接收天线所接收到的基频回波信号进行干涉处理，得到第一回波信号，根据第一回波信号的干涉相位确定所述散射点的x坐标；对所述收发一体天线与第二接收天线所接收到的基频回波信号进行干涉处理，得到第二回波信号，根据第二回波信号的干涉相位确定所述散射点的z坐标；利用雷达测距方法和距离向分辨率确定所述散射点的y坐标；基于确定的所述分布式雷达目标的任一散射点的x坐标、y坐标和z坐标形成所述目标图像。

16、为实现上述目的，根据本发明的又一方面，提供了一种电子设备。

17、本发明的一种电子设备包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明所提供的基于分布式雷达目标三维成像的特征反演方法。

18、为实现上述目的，根据本发明的再一方面，提供了一种计算机可读存储介质。

19、本发明的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现本发明所提供的基于分布式雷达目标三维成像的特征反演方法。

20、实施本发明的基于分布式雷达目标三维成像的特征反演方法和装置，具有以下有益效果：首先构建分布式雷达目标统一电磁散射机理表征模型，之后基于构建的所述分布式雷达目标统一电磁散射机理表征模型对分布式雷达目标执行三维成像，最后根据经所述三维成像形成的目标图像对所述分布式雷达目标进行三维结构反演。通过以上步骤，有效地构建了分布式雷达目标电磁机理表征模型并实现了基于表征模型的目标三维几何结构快速反演，解决传统特征提取算法估计精度与信息挖掘不足的问题。

技术特征：

1.一种基于分布式雷达目标三维成像的特征反演方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于分布式雷达目标三维成像的特征反演方法，其特征在于，所述构建分布式雷达目标统一电磁散射机理表征模型，包括：

3.根据权利要求1所述的基于分布式雷达目标三维成像的特征反演方法，其特征在于，所述基于构建的所述分布式雷达目标统一电磁散射机理表征模型对分布式雷达目标执行三维成像，包括：

4.根据权利要求3所述的基于分布式雷达目标三维成像的特征反演方法，其特征在于，所述收发一体天线和第一接收天线之间的距离、与所述收发一体天线和第二接收天线之间的距离都等于l；以及，所述根据第一回波信号的干涉相位确定所述散射点的x坐标，包括：根据以下公式确定所述散射点的x坐标：

5.根据权利要求4所述的基于分布式雷达目标三维成像的特征反演方法，其特征在于，所述根据第二回波信号的干涉相位确定所述散射点的z坐标，包括：根据以下公式确定所述散射点的x坐标：

6.根据权利要求5所述的基于分布式雷达目标三维成像的特征反演方法，其特征在于，所述根据经所述三维成像形成的目标图像对所述分布式雷达目标进行三维结构反演，包括：

7.一种基于分布式雷达目标三维成像的特征反演装置，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的基于分布式雷达目标三维成像的特征反演装置，其特征在于，

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一所述的方法。

技术总结
本发明涉及一种基于分布式雷达目标三维成像的特征反演方法和装置，该方法的一个具体实施方式包括：构建分布式雷达目标统一电磁散射机理表征模型；基于构建的所述分布式雷达目标统一电磁散射机理表征模型对分布式雷达目标执行三维成像；根据经所述三维成像形成的目标图像对所述分布式雷达目标进行三维结构反演。该实施方式能够有效地构建分布式雷达目标电磁机理表征模型，从而实现基于表征模型的目标三维几何结构快速反演。

技术研发人员：朱晨曦,邢笑宇,霍超颖
受保护的技术使用者：北京环境特性研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11