一种基于随机频率编码信号的前视超分辨成像方法

摘要

本发明公开了一种基于随机频率编码信号的前视超分辨成像方法，包括：以脉间随机步进频率捷变方式发射若干帧脉冲信号；其中，每一帧脉冲信号包括若干子脉冲信号且每一帧脉冲信号中子脉冲信号的载频相同而变化规律不同；接收扫描到目标的每一帧脉冲信号反射回的回波信号；从所有反射回的回波信号中选出若干组具有相同载频的子脉冲信号对应的回波信号；针对选出的每组回波信号，包括：对回波信号进行距离脉冲压缩处理；对距离脉冲压缩处理后的信号进行距离走动校正处理；将距离走动校正处理后的若干组具有相同载频的信号进行重新组合并进行成像处理。本发明不仅可以良好的对抗干扰信号，还可以实现前视成像雷达在距离‑方位向的超分辨成像。

权利要求

1.一种基于随机频率编码信号的前视超分辨成像方法，其特征在于，包括：以脉间随机步进频率捷变方式发射若干帧脉冲信号；其中，每一帧脉冲信号包括若干子脉冲信号且每一帧脉冲信号中子脉冲信号的载频相同而变化规律不同；

接收扫描到目标的每一帧脉冲信号反射回的回波信号；

从所有反射回的回波信号中选出若干组具有相同载频的子脉冲信号对应的回波信号；

针对选出的每组回波信号，包括：对回波信号进行距离脉冲压缩处理；对距离脉冲压缩处理后的信号进行距离走动校正处理；

将距离走动校正处理后的若干组具有相同载频的信号进行重新组合并进行成像处理；

其中，发射的第n帧脉冲信号表示为：

；

其中， 表示第n帧脉冲信号， 表示矩形门函数，表示快时间， 表示脉冲宽度，j表示虚部单位， 表示调频斜率， ， 表示一固定频率， 表示调频间隔， 表示随机步进频率系数，为第n帧脉冲信号对应的长度为L的随机数组，且每一帧脉冲信号对应的随机数组元素相同而变化规律不同。

2.根据权利要求1所述的基于随机频率编码信号的前视超分辨成像方法，其特征在于，选出的第m组具有相同载频的子脉冲信号对应的回波信号表示为：；

其中， 表示选出的第m组具有相同载频的子脉冲信号对应的回波信号，m取值1~L，L表示每一帧脉冲信号对应随机数组的长度，表示快时间，表示慢时间， 表示目标散射系数分布函数， 表示天线方向图函数， 表示目标距雷达的距离，， 表示目标距雷达的初始距离，表示目标与雷达平台的径向速度，表示方位角， 表示矩形门函数， ，表示光速， 表示脉冲宽度，j表示虚部单位， 表示调频斜率， 表示选出的第m组具有相同载频的子脉冲信号对应的载频。

3.根据权利要求1所述的基于随机频率编码信号的前视超分辨成像方法，其特征在于，对回波信号进行距离脉冲压缩处理，包括：对回波信号进行距离向FFT频域变换；

构建脉冲压缩函数，利用所述脉冲压缩函数对FFT频域变换后的信号进行距离脉冲压缩处理。

4.根据权利要求3所述的基于随机频率编码信号的前视超分辨成像方法，其特征在于，距离脉冲压缩处理后的信号表示为：；

其中， 表示选出的第m组具有相同载频的子脉冲信号对应的距离脉冲压缩处理后的信号，f表示频率，表示慢时间， 表示目标散射系数分布函数， 表示天线方向图函数， 表示目标距雷达的距离， ， 表示目标距雷达的初始距离，表示目标与雷达平台的径向速度， 表示方位角， 表示矩形门函数， 表示调频斜率， 表示脉冲宽度，j表示虚部单位，表示光速， 表示选出的第m组具有相同载频的子脉冲信号对应的载频。

5.根据权利要求3所述的基于随机频率编码信号的前视超分辨成像方法，其特征在于，对距离脉冲压缩处理后的信号进行距离走动校正处理，包括：构建走动校正函数，利用所述走动校正函数对距离脉冲压缩处理后的信号进行距离走动校正处理；

对距离走动校正处理后的信号进行距离向IFFT时域变换。

6.根据权利要求5所述的基于随机频率编码信号的前视超分辨成像方法，其特征在于，距离向IFFT时域变换后的信号表示为：；

其中， 表示选出的第m组具有相同载频的子脉冲信号对应的距离走动校正处理后的信号，表示快时间，表示慢时间， 表示目标散射系数分布函数， 表示天线方向图函数， 表示目标距雷达的距离， ， 表示目标距雷达的初始距离，表示目标与雷达平台的径向速度， 表示方位角， ， 表示调频斜率， 表示脉冲宽度，j表示虚部单位，表示光速， 表示选出的第m组具有相同载频的子脉冲信号对应的载频。

7.根据权利要求1所述的基于随机频率编码信号的前视超分辨成像方法，其特征在于，将距离走动校正处理后的不同帧的具有相同载频的信号进行重新组合并进行成像处理，包括：构造频移矩阵，利用所述频移矩阵对距离走动校正处理后的若干组具有相同载频的信号进行频移处理；

将所有组具有相同载频的信号的频移处理结果进行叠加；

对叠加结果构建问题优化模型，求解所述问题优化模型得到最终的成像结果。

8.根据权利要求7所述的基于随机频率编码信号的前视超分辨成像方法，其特征在于，叠加结果表示为：；

其中， 表示叠加结果， 表示选出的第m组具有相同载频的子脉冲信号对应的距离走动校正处理后的信号，表示快时间，表示慢时间，L表示每一帧脉冲信号对应随机数组的长度， 表示频移矩阵，，nrn表示距离向采样点数，K表示

扫描到目标的脉冲信号的帧数， 表示选出的第m组具有相同载频的子脉冲信号对应的载频， 表示目标散射系数分布函数， 表示天线方向图函数， 表示目标距雷达的距离， ， 表示目标距雷达的初始距离，表示目标与雷达平台的径向速度，表示方位角， ， 表示调频斜率， 表示脉冲宽度，j表示虚部单位，表示光速。

9.根据权利要求7所述的基于随机频率编码信号的前视超分辨成像方法，其特征在于，对叠加结果构建问题优化模型，求解所述问题优化模型得到最终的成像结果，包括：构建所述叠加结果的似然函数；

利用基于似然函数的最大后验概率来估计目标散射系数；

根据估计的目标散射系数得到最后的成像结果。

说明书

一种基于随机频率编码信号的前视超分辨成像方法

技术领域

[0001] 本发明属于雷达信号处理技术领域，具体涉及一种基于随机频率编码信号的前视超分辨成像方法。

背景技术

[0002] 随着基于数字射频存储设备(Digital Radio Frequency Memory，简称DRFM)的干扰机所产生的有源欺骗干扰种类的增多，干扰性能也越来越好，这导致雷达因受到干扰而严重影响成像的问题日益凸显，从而使前视成像雷达具备抗跨脉冲转发干扰能力的需求增大。

[0003] 目前，传统的前视雷达成像方式是基于发射大时宽带宽积的线性调频信号，再对回波距离向进行脉冲压缩以达到距离的高分辨，方位的高分辨则需要依靠天线的孔径宽度。具体做法是：发射线性调频信号，获取到原始的回波信号，经距离脉冲压缩以及距离走动校正之后，对校正后的距离单元进行成像处理，最后输出成像的结果。

[0004] 但是，传统的前视雷达成像方式利用的是线性调频信号，由于其波形简单，频率固定，在复杂的电磁环境下，很容易受到干扰影响从而影响目标成像。此外，传统的前视雷达成像方式中所利用的线性调频信号通常带宽很长，接收机的瞬时带宽需要与之对应，则对雷达资源配备的要求较高。

发明内容

[0005] 为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于随机频率编码信号的前视超分辨成像方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

[0006] 本发明实施例提供了一种基于随机频率编码信号的前视超分辨成像方法，包括：

[0007] 以脉间随机步进频率捷变方式发射若干帧脉冲信号；其中，每一帧脉冲信号包括若干子脉冲信号且每一帧脉冲信号中子脉冲信号的载频元素相同而变化规律不同；

[0008] 接收扫描到目标的每一帧脉冲信号反射回的回波信号；

[0009] 从所有反射回的回波信号中选出若干组具有相同载频的子脉冲信号对应的回波信号；

[0010] 针对选出的每组回波信号，包括：对回波信号进行距离脉冲压缩处理；对距离脉冲压缩处理后的信号进行距离走动校正处理；

[0011] 将距离走动校正处理后的若干组具有相同载频的信号进行重新组合并进行成像处理。

[0012] 在本发明的一个实施例中，发射的第 帧脉冲信号表示为：

[0013] ；

[0014] 其中， 表示第 帧脉冲信号， 表示矩形门函数，表示快时间， 表示脉冲宽度，表示虚部单位，表示调频斜率， ，表示一固定频率， 表示调频间隔， 表示随机步进频率系数，为第 帧脉冲信号对应的长度为L的随机数组，且每一帧脉冲信号对应的随机数组元素相同而变化规律不同。

[0015] 在本发明的一个实施例中，选出的第 组具有相同载频的子脉冲信号对应的回波信号表示为：

[0016] ；

[0017] 其中， 表示选出的第 组具有相同载频的子脉冲信号对应的回波信号，取值1 L，表示每一帧脉冲信号对应随机数组的长度，表示快时间，表示慢时间， 表~示目标散射系数分布函数， 表示天线方向图函数， 表示目标距雷达的距离，， 表示目标距雷达的初始距离，表示目标与雷达平台的径向速度， 表
示方位角， 表示矩形门函数， ，表示光速， 表示脉冲宽度，表示虚部单
位， 表示调频斜率， 表示选出的第m组具有相同载频的子脉冲信号对应的载频。

[0018] 在本发明的一个实施例中，对回波信号进行距离脉冲压缩处理，包括：

[0019] 对回波信号进行距离向FFT频域变换；

[0020] 构建脉冲压缩函数，利用所述脉冲压缩函数对FFT频域变换后的信号进行距离脉冲压缩处理。

[0021] 在本发明的一个实施例中，距离脉冲压缩处理后的信号表示为：

[0022] ；

[0023] 其中 表示选出的第 组具有相同载频的子脉冲信号对应的距离脉冲压缩处理后的信号，表示频率，表示慢时间， 表示目标散射系数分布函数， 表示天线方向图函数， 表示目标距雷达的距离， ， 表示目标距雷达的初始距离，表示目标与雷达平台的径向速度， 表示方位角， 表示矩形门函数，表示调频斜率， 表示脉冲宽度，表示虚部单位，表示光速， 表示选出的第m组具有相同载频的子脉冲信号对应的载频。

[0024] 在本发明的一个实施例中，对距离脉冲压缩处理后的信号进行距离走动校正处理，包括：

[0025] 构建走动校正函数，利用所述走动校正函数对距离脉冲压缩处理后的信号进行距离走动校正处理；

[0026] 对距离走动校正处理后的信号进行距离向IFFT时域变换。

[0027] 在本发明的一个实施例中，距离向IFFT时域变换后的信号表示为：

[0028] ；

[0029] 其中， 表示选出的第 组具有相同载频的子脉冲信号对应的距离走动校正处理后的信号，表示快时间，表示慢时间， 表示目标散射系数分布函数， 表示天线方向图函数， 表示目标距雷达的距离， ， 表示目标距雷达的初始距离，表示目标与雷达平台的径向速度， 表示方位角， ， 表示调频斜率， 表示脉冲宽度，表示虚部单位，表示光速， 表示选出的第m组具有相同载频的子脉冲信号对应的载频。

[0030] 在本发明的一个实施例中，将距离走动校正处理后的不同帧的具有相同载频的信号进行重新组合并进行成像处理，包括：

[0031] 构造频移矩阵，利用所述频移矩阵对距离走动校正处理后的若干组具有相同载频的信号进行频移处理；

[0032] 将所有组具有相同载频的信号的频移处理结果进行叠加；

[0033] 对叠加结果构建问题优化模型，求解所述问题优化模型得到最终的成像结果。

[0034] 在本发明的一个实施例中，叠加结果表示为：

[0035] ；

[0036] 其中， 表示叠加结果， 表示选出的第 组具有相同载频的子脉冲信号对应的距离走动校正处理后的信号，表示快时间，表示慢时间，表示每一帧脉冲信号对应随机数组的长度， 表示频移矩阵，， 表示距离向采样点数，表示
扫描到目标的脉冲信号的帧数， 表示选出的第 组具有相同载频的子脉冲信号对应的载频， 表示目标散射系数分布函数， 表示天线方向图函数， 表示目标距雷达的距离， ，表示目标与雷达平台的径向速度， 表示目标距雷达的初始距离，
表示方位角， ， 表示调频斜率， 表示脉冲宽度，表示虚部单位，表示光
速。

[0037] 在本发明的一个实施例中，对叠加结果构建问题优化模型，求解所述问题优化模型得到最终的成像结果，包括：

[0038] 构建所述叠加结果的似然函数；

[0039] 利用基于似然函数的最大后验概率来估计目标散射系数；

[0040] 根据估计的目标散射系数得到最后的成像结果。

[0041] 本发明的有益效果：

[0042] 本发明提出的基于随机频率编码信号的前视超分辨成像方法，针对前视成像雷达在对目标的检测识别过程中易受到电磁环境的干扰影响的问题，通过合理的波形设计，提出了将脉间随机步进频率信号应用至前视扫描雷达中，并给出了针对接收到该类发射信号的回波信号后的完整处理算法：以脉间随机步进频率捷变方式发射若干帧脉冲信号；其中，每一帧脉冲信号包括若干子脉冲信号且每一帧脉冲信号中子脉冲信号的载频相同而变化规律不同；接收扫描到目标的每一帧脉冲信号反射回的回波信号；从所有反射回的回波信号中选出若干组具有相同载频的子脉冲信号对应的回波信号；针对选出的每组回波信号，包括：对回波信号进行距离脉冲压缩处理；对距离脉冲压缩处理后的信号进行距离走动校正处理；将距离走动校正处理后的若干组具有相同载频的信号进行重新组合并进行成像处理。研究仿真结果也证明了将脉间随机步进频率信号应用至前视扫描雷达中，不仅可以良好的对抗干扰信号，还可以实现前视成像雷达在距离‑方位向的超分辨成像。除此之外，本发明实施例通过以脉间随机步进频率捷变方式发射若干帧脉冲信号，前视成像雷达通过每一帧脉冲信号中子脉冲信号载频变化规律的不同，将发射信号分为了带宽更小的多个子脉冲信号，之后对回波信号的频带进行合成获得宽带信号，因此接收机瞬时带宽只需对应子脉冲带宽，从而有效简化雷达体制。

[0043] 以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

[0044] 图1是本发明实施例提供的一种基于随机频率编码信号的前视超分辨成像方法的流程示意图；

[0045] 图2是本发明实施例提供的脉间随机步进频率捷变方式发射的一帧脉冲信号对应的载频分布示意图；

[0046] 图3是本发明实施例提供的20米*20米战机目标的初始位置示意图；

[0047] 图4是本发明实施例提供的前视实孔径成像效果示意图；

[0048] 图5是传统成像方法的成像效果示意图；

[0049] 图6是本发明实施例提供的成像方法的成像效果示意图。

具体实施方式

[0050] 下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

[0051] 经发明人研究发现，采用脉间随机步进频率信号，它能够有效的对抗有源欺骗干扰，如跨脉冲转发有源干扰信号，保证雷达在复杂的电磁环境下仍有良好的成像能力。其次，雷达接收机在接收回波信号时，其瞬时带宽只需与信号中的子脉冲带宽相匹配，这比线性调频信号的带宽小得多。因此，本发明实施例针对现在复杂电磁环境中前视雷达超分辨成像需求，考虑将脉间随机步进频率信号应用于前视超分辨成像中，这样对雷达工作带宽的要求相对于线性调频信号可以大大降低，对雷达的体制进行了简化，同时具有良好抗干扰及成像能力。基于上述分析，请参见图1，本发明实施例提供了一种基于随机频率编码信号的前视超分辨成像方法，具体包括以下步骤：

[0052] S10、以脉间随机步进频率捷变方式发射若干帧脉冲信号；其中，每一帧脉冲信号包括若干子脉冲信号且每一帧脉冲信号中子脉冲信号的载频相同而变化规律不同。

[0053] 脉间随机步进频率捷变方式发射的信号，意在将一个普通的线性调频信号的频带分成很多份，每一份加入随机的载频使频率在时间域内随机打乱，具有很大的随机性，该信号具有很强的抗干扰性。

[0054] 设计脉间随机步进频率捷变以一帧为周期，并且每一帧脉冲信号中子脉冲信号的载频相同而变化规律是不同的。扫描雷达的天线在特定角度发射M个波位，一个波位的驻留脉冲数为一帧脉冲信号，每一帧脉冲信号占总带宽相同，对应的，发射的每一帧脉冲信号表示为：

[0055] (1)

[0056] 其中， 表示第 帧脉冲信号， 表示矩形门函数，表示快时间， 表示脉冲宽度，表示虚部单位， 表示调频斜率， 表示以自然常数e为底的指数函数，， 表示一固定频率， 表示调频间隔， 表示随机步进频率系数，为第 帧脉冲信号对应的长度为L的随机数组，且每一帧脉冲信号对应的随机数组元素相同而变化规律不同。

[0057] 这里，取值为1 M；每一帧脉冲信号包括L个载频相同的子脉冲信号，但每一帧脉~冲信号中的L个子脉冲信号的载频变化规律不同。比如，每一帧脉冲信号包括L=7个子脉冲
7 8 8
信号，则第一帧脉冲信号中7个子脉冲信号的载频为：6×10 Hz、4.2×10Hz、1.8×10Hz、3
8 8 8 8
×10 Hz、3.6×10 Hz、2.4×10Hz、1.2×10Hz；第二帧脉冲信号中7个子脉冲信号的载频
8 7 8 8 8 8 8
为：4.2×10Hz、6×10Hz、3×10 Hz、1.8×10Hz、1.2×10Hz、3.6×10 Hz、2.4×10Hz；第
8 8 8 7
三帧脉冲信号中7个子脉冲信号的载频为：3×10Hz、1.8×10Hz、4.2×10Hz、6×10 Hz、
8 8 8
2.4×10Hz、1.2×10Hz、3.6×10Hz；其他帧脉冲信号类似，在此不再说明。

[0058] S20、接收扫描到目标的每一帧脉冲信号反射回的回波信号。

[0059] 在这M帧脉冲信号中，并非所有脉冲信号都可能扫描到目标，假设扫描雷达3dB波束宽度一共需要K个位波扫描场景目标，即扫描到目标的脉冲信号有K帧，这K帧脉冲信号才会以回波信号的形式反射回来，从而被雷达接收机接收并处理。这里并没有具体描述反射回的回波信号的表示，参考现有技术实现即可。

[0060] S30、从所有反射回的回波信号中选出若干组具有相同载频的子脉冲信号对应的回波信号。

[0061] 雷达发射出的波位中，设有K帧脉冲信号扫描到目标并反射回波信号，则从这K帧脉冲信号对应的回波信号中挑选出若干组具有相同载频的子脉冲信号对应的回波信号，每组回波信号中相同载频的子脉冲信号的个数取决于随机步进频率系数的个数，比如公式(1)中的L。

[0062] 本发明实施例提供了一种可选方案，选出的第m组具有相同载频的子脉冲信号对应的回波信号表示为：

[0063] (2)

[0064] 其中， 表示选出的第 组具有相同载频的子脉冲信号对应的回波信号，取值1 L，表示每一帧脉冲信号对应随机数组的长度，即公式(1)中 ，表示快时间，表示~慢时间， 表示目标散射系数分布函数， 表示天线方向图函数， 表示目标距雷达的距离， ， 表示目标距雷达的初始距离，表示目标与雷达平台的径向速
度， 表示方位角， 表示矩形门函数， ，表示光速， 表示脉冲宽度，
表示虚部单位， 表示调频斜率， 表示选出的第m组具有相同载频的子脉冲信号对应的载频。

[0065] 由S20可知有K帧脉冲信号扫描到了目标，每一帧脉冲信号中子脉冲信号个数为L，且每一帧脉冲信号中的L个子脉冲信号载频相同而变化规律不同，则分别从K帧脉冲信号中选出载频相同的子脉冲信号构成一组，可以得到L组，每组包含K个子脉冲信号对应的回波信号。

[0066] S40、针对选出的每组回波信号，包括：对回波信号进行距离脉冲压缩处理；对距离脉冲压缩处理后的信号进行距离走动校正处理。

[0067] 本发明实施例提供了一种可选方案，对回波信号进行距离脉冲压缩处理，包括：

[0068] 对回波信号进行距离向FFT频域变换；构建脉冲压缩函数，利用脉冲压缩函数对FFT频域变换后的信号进行距离脉冲压缩处理。

[0069] 针对选出的每组回波信号，首先经过下变频，将下变频后的信号进行距离向FFT频域变换，变换到频域；然后构建脉冲压缩函数 ，脉冲压缩函数为频率域，公式表示为：

[0070] (3)

[0071] 其中，表示频率，表示调频斜率。

[0072] 利用公式(3)对FFT频域变换后的信号进行距离脉冲压缩处理，距离脉冲压缩处理后的信号表示为：

[0073] (4)

[0074] 其中， 表示选出的第 组具有相同载频的子脉冲信号对应的距离脉冲压缩处理后的信号，表示频率，表示慢时间， 表示目标散射系数分布函数， 表示天线方向图函数， 表示目标距雷达的距离， ， 表示目标距雷达的初始距离，表示目标与雷达平台的径向速度， 表示方位角， 表示矩形门函数， 表示调频斜率， 表示脉冲宽度，表示虚部单位，表示光速， 表示选出的第m组具有相同载频的子脉冲信号对应的载频。

[0075] 本发明实施例提供了一种可选方案，对距离脉冲压缩处理后的信号进行距离走动校正处理，包括：

[0076] 构建走动校正函数，利用走动校正函数对距离脉冲压缩处理后的信号进行距离走动校正处理；对距离走动校正处理后的信号进行距离向IFFT时域变换。

[0077] 由于雷达所扫描的目标通常是运动的，运动使每一帧脉冲信号中的子脉冲信号之间存在距离差异，需要对距离脉压压缩处理后的信号进行距离走动校正。

[0078] 首先，构建走动校正函数，公式表示为：

[0079] (5)

[0080] 利用公式(5)对距离脉冲压缩处理后的信号进行距离走动校正处理，距离走动校正处理后的信号在频域公式表示为：

[0081] (6)

[0082] 然后，将频域距离走动校正处理后的信号进行距离向IFFT时域变换，距离向IFFT时域变换后的信号表示为：

[0083] (7)

[0084] 其中， 表示选出的第 组具有相同载频的子脉冲信号对应的距离走动校正处理后的信号，表示快时间，表示慢时间， 表示目标散射系数分布函数， 表示天线方向图函数， 表示目标距雷达的距离， ， 表示目标距雷达的初始距离，表示目标与雷达平台的径向速度， 表示方位角， 表示辛格函数，即常见的sinc函数， ， 表示调频斜率， 表示脉冲宽度，表示虚部单位，表示光速， 表示选出的第m组具有相同载频的子脉冲信号对应的载频。

[0085] S50、将距离走动校正处理后的若干组具有相同载频的信号进行重新组合并进行成像处理。

[0086] 本发明实施例提供了一种可选方案，将距离走动校正处理后的若干组具有相同载频的信号进行重新组合并进行成像处理，包括：

[0087] 构造频移矩阵，利用频移矩阵对距离走动校正处理后的若干组具有相同载频的信号进行频移处理；将所有组具有相同载频的信号的频移处理结果进行叠加；对叠加结果构建问题优化模型，求解问题优化模型得到最终的成像结果。

[0088] 由公式(7)得到距离走动校正处理后的每组具有相同载频的信号表示为，其中， 表示距离向采样点数，表示扫描到目标的脉冲信号的帧数。由于本发明实施例采用的脉冲信号在频域上并不连续，为了完成在距离向的频谱拼接，需要构造频移矩阵，构造的频移矩阵表示为：

[0089] (8)

[0090] 利用公式(8)对距离走动校正处理后的若干组具有相同载频的信号进行频移处理，得到每一组同频数据的频移处理，再将这些不同频段的数据进行叠加，叠加结果表示为：

[0091] (9)

[0092] 其中， 表示叠加结果， 表示选出的第 组具有相同载频的子脉冲信号对应的距离走动校正处理后的信号，表示快时间，表示慢时间，表示每一帧脉冲信号对应随机数组的长度， 表示频移矩阵， 表示选出的第 组具有相同载频的子脉冲信号对应的载频， 表示目标散射系数分布函数， 表示天线方向图函数， 表示目标距雷达的距离， ， 表示目标距雷达的初始距离，表示目标与雷达平台的径向
速度， 表示方位角， ，表示调频斜率， 表示脉冲宽度，表示虚部单位，表示光速。

[0093] 进一步地，对公式(9)的叠加结果构建问题优化模型，求解问题优化模型得到最终的成像结果，包括：

[0094] 构建叠加结果的似然函数；利用基于似然函数的最大后验概率来估计目标散射系数；根据估计的目标散射系数得到最后的成像结果。

[0095] 由公式(9)可知，回波信号在特定距离单元中方位向可以看作是目标散射系数分布函数和天线方向图函数的卷积操作，即可将回波模型进一步简化为：

[0096] (10)

[0097] 其中， 表示最终信号回波模型，这里指叠加结果， 表示目标散射系数分布函数， 表示天线方向图函数， 表示卷积操作， 表示噪声函数。

[0098] 为了方便数学推导，将公式(10)转换为矩阵形式：

[0099] (11)

[0100] 对公式(11)采用解卷积技术进行求解，得到估计的目标散射系数 ：

[0101] (12)

[0102] 通过上述公式(11) (12)分析，可以看出本发明实施例将前视超分辨成像问题转~化为一问题优化模型，即通过约束条件估计目标散射系数的问题。由于每个场景都会服从对应的概率分布，根据该概率分布建立散射场景统计模型，假设场景中采用拉普拉斯Laplace概率分布函数建立散射场景统计模型，噪声环境为高斯噪声，则可以分别得出目标散射系数分布函数和噪声分布函数，进而构建叠加结果的似然函数，表示为：

[0103] (13)

[0104] 其中，表示叠加结果， 表示目标散射系数分布函数，表示噪声分布函数，表示噪声的标准差， 表示天线方向图函数的矩阵表示形式， 表示求l2‑范数。

[0105] 通过建立叠加结果S的最大后验概率估计函数来估计目标散射系数 ：

[0106] (14)

[0107] 其中， ，表示Laplace尺度系数， 表示求l1‑范数。

[0108] 采用共轭梯度法，但不局限于共轭梯度法来求解公式(14)的优化问题，多次迭代直至满足终止条件：

[0109] (15)

[0110] 其中， 为第 次迭代时的目标散射系数， 为第q次迭代时的目标散射系数，为预先设置好的迭代门限，根据实际需要来设置。

[0111] 最后，将优化过的结果代入公式(9)得到最后的成像结果。

[0112] 为了验证本发明实施例提供的基于随机频率编码信号的前视超分辨成像方法的有效性，进行以下实验进行验证。

[0113] 1、实验仿真参数

[0114] 实验过程中，涉及的雷达参数如表1所示。以脉间随机步进频率捷变方式发射的一帧脉冲信号如图2所示，即公式(1)中L取值为7。

[0115] 表1 雷达参数

[0116]

[0117] 2、实验结果

[0118] 图3是20米*20米战机目标的初始位置示意图。由图4可以看出，在扫描波束宽度为6°，作用距离2000m的条件下，实孔径前视成像图像方位向分辨率十分的低。图5和图6分别是传统像方法和本发明提出的成像方法的成像结果，相较于传统成像方法如图5所示的成像效果，本发明实施例提出的成像方法如图6所示的成像效果具备更好的方位分辨能力，将战机的局部位置在方位向进行了很好的区分，明显的看到了战机各个部位所在的位置，同时在成像过程中通过距离向合成大的带宽，提高了距离向的分辨率，实现了二维高分辨前视成像结果图。

[0119] 综上所述，本发明实施例提出的基于随机频率编码信号的前视超分辨成像方法，针对前视成像雷达在对目标的检测识别过程中易受到电磁环境的干扰影响的问题，通过合理的波形设计，提出了将脉间随机步进频率信号应用至前视扫描雷达中，并给出了针对接收到该类发射信号的回波信号后的完整处理算法：以脉间随机步进频率捷变方式发射若干帧脉冲信号；其中，每一帧脉冲信号包括若干子脉冲信号且每一帧脉冲信号中子脉冲信号的载频相同而变化规律不同；接收扫描到目标的每一帧脉冲信号反射回的回波信号；从所有反射回的回波信号中选出若干组具有相同载频的子脉冲信号对应的回波信号；针对选出的每组回波信号，包括：对回波信号进行距离脉冲压缩处理；对距离脉冲压缩处理后的信号进行距离走动校正处理；将距离走动校正处理后的若干组具有相同载频的信号进行重新组合并进行成像处理。研究仿真结果也证明了将脉间随机步进频率信号应用至前视扫描雷达中，不仅可以良好的对抗干扰信号，还可以实现前视成像雷达在距离‑方位向的超分辨成像。除此之外，本发明实施例通过以脉间随机步进频率捷变方式发射若干帧脉冲信号，前视成像雷达通过每一帧脉冲信号中子脉冲信号载频变化规律的不同，将发射信号分为了带宽更小的多个子脉冲信号，之后对回波信号的频带进行合成获得宽带信号，因此接收机瞬时带宽只需对应子脉冲带宽，从而有效简化雷达体制。

[0120] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

[0121] 尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述，然而，在实施所要求保护的本发明过程中，本领域技术人员通过查看说明书及其附图，可理解并实现所述公开实施例的其他变化。在说明书中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。相互不同的实施例中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

[0122] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。