南京航空航天大学牛世林获国家专利权
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龙图腾网获悉南京航空航天大学申请的专利一种高重频编码合成孔径雷达实时回波恢复方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116299461B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-03发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310446434.3,技术领域涉及:G01S13/90;该发明授权一种高重频编码合成孔径雷达实时回波恢复方法是由牛世林;朱岱寅;金国栋;王宇;张喜峰;张汉卿设计研发完成,并于2023-04-24向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种高重频编码合成孔径雷达实时回波恢复方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种高重频编码合成孔径雷达实时回波恢复方法。首先构造具有周期的相位编码序列,在雷达发射链路中,对发射脉冲在慢时间域进行相位编码。然后,根据相位编码的周期,在雷达接收端,对接收到的回波数据进行分组。随后,构造相位编码导引矩阵,并通过相位编码导引矩阵导出回波恢复权重向量。最后,通过本发明公开的模糊信号快速恢复算法,实现实时、准确的多子测绘带无模糊信号恢复。本发明通过FFT操作取代了传统矩阵向量相乘,增加了计算效率。本发明可在机载或星载SAR等计算资源有限的平台上,实现实时、在线的高重频SAR回波恢复过程,对提升探测距离、距离模糊抑制、抗间歇采样干扰、延迟转发干扰等方面的实时处理具有重要意义。
本发明授权一种高重频编码合成孔径雷达实时回波恢复方法在权利要求书中公布了:1.一种高重频编码合成孔径雷达实时回波恢复方法,其特征在于,包括以下步骤: 1:构造具有周期的相位编码序列,对发射脉冲在慢时间域进行相位编码; 2:根据步骤1中相位编码序列的周期,对回波信号进行数据分组,构造回波向量; 3:根据步骤1中相位编码序列,构造相位编码导引矩阵,并通过相位编码导引矩阵导出回波恢复权重向量; 4:通过模糊信号快速恢复算法,实现实时、准确的多子测绘带无模糊信号恢复; 步骤1的实现过程为:根据合成孔径雷达的飞行参数,计算在同一接收窗内出现的模糊信号阶数,记为M;随后,构造周期为M的相位编码序列,记为其中代表在一个相位编码序列周期中第M个相位编码值,表达式为其中θM代表第M个相位编码值对应的相角,单位为弧度,范围为0~2π;然后,将相位编码序列Φ中的相位编码值按脉冲的发射顺序调至在基带发射信号sTτ中,其中,为线性调频信号,K代表调频斜率,τ代表快时间时刻; 步骤2的实现过程为,假设有M个测绘区域,每个测绘区域中有一个点目标,则合成孔径雷达的第n条回波信号表示为sτ,n: 其中,Φn-m+1代表编码序列Φ中第n-m+1个相位编码值,f0代表合成孔径雷达载频,n∈[0,+∞代表发射脉冲和接收回波的序号,τm代表第m个点目标的瞬时双程斜距时延; 在慢时间域,设定每M条回波信号为一组,构造回波向量sτ,k=[sτ,kM,…,sτ,kM+M-1]T,其中k∈[0,+∞代表由第k组回波数据构成的回波向量; 步骤3的实现过程为: 3.1假设第n条发射脉冲所调制的相位编码值为根据步骤1的相位编码序列Φ,构造相位编码导引矩阵XΦ,表示为: 进而将回波向量sτ,k表示为: sτ,k=XΦyτ,k 其中,yτ,k代表真实的多个测绘区域带无模糊回波信号向量,表示为: yτ,k=[y1τ,y2τ,…,yMτ]T 其中,yMτ代表第M个测绘区域的无模糊回波信号,表示为: 3.2通过对向量sτ,k左乘矩阵XΦ的逆矩阵X-1Φ求解yτ,k,该过程表示为: 其中,代表对yτ,k的求解值,即待恢复的多个测绘区域无模糊信号向量,表示为: 其中,分别代表求解得到的第1至第M个测绘区域的无模糊回波信号; 预先对矩阵XΦ进行求逆,以节省实时计算资源:相位编码导引矩阵XΦ的逆矩阵记为权矢量矩阵X-1Φ;其中,矩阵XΦ符合循环矩阵的定义,那么X-1Φ仍然为循环矩阵,表示为: 其中,xM代表X-1Φ中第一列向量中第M个元素; 3.3抽取循环矩阵X-1Φ的第一列向量xΦ进行M点FFT操作,从而获得回波恢复权重向量 步骤4的实现过程为: 4.1对步骤3.2中循环矩阵X-1Φ进行分析,进一步将循环矩阵X-1Φ表示为: X-1Φ=F-1ΛF 其中,F-1代表逆FFT矩阵,F代表FFT矩阵,矩阵Λ代表diagFxΦ,xΦ为X-1Φ中第一列向量; 矩阵Λ中的FxΦ项表示对向量xΦ进行M点FFT操作,该结果已在步骤3.3中获得,即回波恢复权重向量 根据以上分析,步骤3.2中向量yτ,k的求解表达式更新为: 对回波向量sτ,k进行M点的FFT操作求解Fsτ,k项,结果记为向量4.2将向量和向量进行点乘获得上式中ΛFsτ,k项,结果记为向量其过程表示为: 通过对向量进行M点的逆FFT操作求解向量上述过程表示为: 至此,完成对多个测绘区域无模糊回波信号向量准确的恢复。
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