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电子科技大学李文超获国家专利权

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龙图腾网获悉电子科技大学申请的专利一种多通道雷达前视超分辨成像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:CN115685203B

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-26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:202211365461.X,技术领域涉及:G01S13/90;该发明授权一种多通道雷达前视超分辨成像方法是由李文超;陈瑞;李科峰;周明明;张永超;张寅;武俊杰;黄钰林;杨建宇设计研发完成,并于2022-10-31向国家知识产权局提交的专利申请。

一种多通道雷达前视超分辨成像方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种多通道雷达前视超分辨成像方法,首先获取待成像区域的回波数据,通过对获取的数据进行距离向脉冲压缩,进行异常通道检测,得到异常通道位置,然后考虑异常通道和平台运动误差的影响,由惯性导航设备获取平台偏航和横滚,重构导向矩阵,进行超分辨处理,重构目标散射系数实现超分辨成像,得到超分辨成像结果。本发明的方法克服了单基雷达前视成像模糊和成像分辨率低的问题,有助于实现多通道雷达在考虑运动误差和通道缺失情况下的超分辨成像,利用不同通道的脉冲压缩数据的相关性,可以快速检测故障通道并克服其对超分辨率性能的影响,通过修改导向矩阵考虑运动误差的影响,可以实现无几何失真的超分辨率成像。

本发明授权一种多通道雷达前视超分辨成像方法在权利要求书中公布了:1.一种多通道雷达前视超分辨成像方法,具体步骤如下: A、获取待成像区域的回波数据; 多通道雷达前视成像采用一发多收的通道配置,其中,多个接收通道顺序接收;假定发射信号为线性调频脉冲,多个通道接收到的回波信号Sechoyk,tr;r0可以表示成: 其中,A0表示预先设定的一个常数,Kr表示距离调频率,c表示光速,λ表示发射信号的波长,tr表示距离时间,yk表示第k根接收天线的方位坐标,r0表示平台到场景的最短斜距,则任意点Px0,y0到发射天线的距离历史Rtx和到不同接收天线的距离历史Rrx可以表示成: 其中,h1表示发射天线与接收天线的高度差,h表示平台的飞行高度; B、对获取的数据进行距离向脉冲压缩; 设置脉冲压缩的匹配函数为Sreftr=exp-jπKrtr 2,则脉冲压缩后的信号Scompressyk,tr可表示为: 其中,IFFT表示逆傅里叶变换算子,FFT表示傅里叶变换算子; C、进行异常通道检测,得到异常通道位置; 首先,对每个通道的距离脉冲压缩结果进行非相干累加,以获得基准Esum如下: 其中,M表示通道数,Xk表示第k个通道的脉冲压缩数据; 然后,将Esum的归一化结果定义为Yb,每个通道的归一化信号定义为Yk,定义通道间的相关系数ρk为: 其中,E·表示数学期望; 当归一化相关系数小于经验值ε时,则认为通道故障,在确定并删除L个异常通道后,距离压缩后一个距离单元的回波Scyk可以重写为: 其中,k表示接收天线根数; 根据阵列信号处理的知识,如果天线阵列由M-L个通道组成,并且N个窄带信号入射到空间阵列上,则k通道的接收信号zk可以表示为: 其中,βi表示第i个目标的散射系数,bk表示第k个通道的噪声,τki表示第i个信号到达第k个通道时相对于参考通道的延迟,即波程差时延,表示波程差相位,f0表示发射信号的载频;则不同通道的一个距离单元的回波可以写为: 则式9可写成: ZM-L×1=AM-L×N·βN×1+BM-L×110 其中,ZM-L×1表示一个距离单元中的回波,BM-L×1表示噪声矢量,AM-L×N表示导向矩阵,βN×1表示散射系数矢量; D、由惯性导航设备获取平台偏航和横滚,重构导向矩阵; 由惯性导航设备获取平台偏航角和横滚角θ,计算出各通道的运动误差Δx,Δy,Δz: 其中,x,y,z表示为平台获取数据过程中各通道的坐标; 则发射天线Tx和接收天线Rx的坐标如下: 其中,tak表示第k个通道的采样时间,Δxk,Δyk,Δzk表示惯性导航设备在第k个通道的采样时间反馈的运动误差,v表示平台的前向飞行速度,vs表示各个阵元的切换速度; 接下来,为了获得tak,将成像区域网格化为: 其中,Xj,Yi,0表示划分的网格中第i行和第j列的坐标,La表示成像场景的方位长度,Lr表示图像场景的距离长度,Na表示通道数,Nr表示距离采样点,dr表示从平台到场景中心的投影长度; 因此,当对第k个通道进行采样时,收发天线的坐标P1和P2分别如式12所示,且场景中第i行和第j列的坐标为RXj,Yi,0,则此时第i个信号的延迟时间τki可以表示为: 在计算τki之后,带入式9构建导向矩阵AM-L×N; E、进行超分辨处理,得到超分辨成像结果; 根据式10,定义加权最小二乘代价函数的形式如下: 其中,表示最小二乘加权系数,ak表示导向矩阵A的第k列, R表示协方差矩阵,且R=A·P·AH,P表示对角矩阵,对角元素pk=|βk|2,k=1,2,…,N,βk表示目标散射系数,·H表示对矩阵进行转置运算; 对式15中的求偏导数,并令结果等于零,可以得到: 根据矩阵求逆引理可得,将其带入式16,可得: 由于βk与目标相关,因此需要迭代求解,迭代步骤如下: a、计算P=,|β1|2,|β2|2,…,|βN|2]H; b、计算协方差矩阵R=AM-L×N·diagP·AM-L×NH; c、更新 d、返回步骤a; 最后,对目标散射系数βk的重构估计结果,即为超分辨成像结果。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术,可联系本专利的申请人或专利权人电子科技大学,其通讯地址为:611731 四川省成都市高新区(西区)西源大道2006号;或者联系龙图腾网官方客服,联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

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