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1、10申请公布号CN102004249A43申请公布日20110406CN102004249ACN102004249A21申请号201010502921X22申请日2010083109169085920090831EPG01S13/90200601G01S13/06200601F03D11/0020060171申请人塔莱斯荷兰公司地址荷兰亨厄洛72发明人R艾尔克维奇普里比奇WA霍尔T皮尔德曼74专利代理机构永新专利商标代理有限公司72002代理人刘瑜王英54发明名称以目标间高横向分辨率来探测目标的监视系统57摘要公开了一种用于使用目标间高横向分辨率来探测目标的监视系统。该系统包括至少一个安装在风。
2、车叶片上的雷达天线以及当叶片不旋转时应用压缩传感技术的模块。应用空中、地面和海洋监视系统。30优先权数据51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页CN102004262A1/1页21一种用于探测目标3，4，5，6，7的监视系统，所述系统包括安装在风车叶片2上的至少两个雷达天线1，所述系统的特征在于，所述系统包括当所述叶片2不旋转时，应用压缩传感技术的模块，所应用的压缩传感技术包括对距离所述风车叶片2，10，11某个距离Y0处的横向图像进行重建的步骤，测量向量S包括由所述雷达天线1，8，9在斜距RU1，RU2，RU3处执行的测量值，所述斜距RU。
3、1，RU2，RU3与它们到所述横向图像的相应距离相对应，所述横向图像由SEZ来给定，其中，E是测量矩阵，并且Z对应于随机扰动，所述测量矩阵E包含雷达回波S的模型以及确定从所述雷达天线1，8，9到所述横向图像的距离的几何形状。2根据权利要求1所述的监视系统，其特征在于，所述横向图像由其幅度的优化来估计。3根据权利要求1所述的监视系统，其特征在于，所述雷达回波模型将频域内的所述雷达回波S描述为其幅度和相位均被调制的发射信号。4根据权利要求3所述的监视系统，其特征在于，所述雷达回波模型为窄带模型，其将所述雷达回波S描述为所述发射信号的时延和多普勒频移副本。5根据权利要求3所述的监视系统，其特征在于，。
4、所述雷达回波为宽带模型，其通过真实多普勒效应来描述所述雷达回波S。6根据权利要求5所述的监视系统，其特征在于，通过对所述发射信号的时延副本进行缩放来描述所述真实多普勒效应。7根据权利要求3所述的监视系统，其特征在于，所述雷达回波模型包括由所述雷达天线1，8，9执行的测量的幅度调制。权利要求书CN102004249ACN102004262A1/3页3以目标间高横向分辨率来探测目标的监视系统技术领域0001本发明涉及一种用于以目标间高横向分辨率来探测目标的监视系统。例如，本发明特别适用于对空、对地和对海监视系统。背景技术0002本发明是同一申请人于2008年12月2日递交的申请号为EP081704。
5、686、名称为“ASURVEILLANCESYSTEMCOMPRISINGARADARANTENNAMOUNTEDONABLADEOFAWINDMILL”的欧洲专利申请的后续申请。下文中它被称之为“在先申请”。该在前申请主要公开了一种用来探测目标的监视系统，该系统包括一个安装在风车叶片上的合成孔径雷达SAR天线。具体地，当叶片旋转时，这种装置可以以高分率估计目标之间的横向。但是，这种装置存在缺陷，当没有风或者风力不够大时，就不能驱动叶片旋转，从而合成孔径雷达SAR就无法运行，因而妨碍得到高横向分辨率。0003基于固定雷达天线的现有技术方案通过数据融合技术来增强目标间的横向分辨率。例如，干涉测量。
6、法可以从几个大小不同的测量值来得到满意的结果。发明内容0004本发明的目的在于提供一种用于可以在无风情况下利用安装在风车叶片上的雷达天线提供目标间增强的横向分辨率的系统。最主要地，本发明提出一种用于探测目标的监视系统。该系统包括至少一个安置在风车叶片上的雷达天线以及当叶片不旋转时应用压缩传感技术的装置。0005论文“压缩采样概论”EJCANDS和MBWAKIN于2008年3月发表于IEEESIGNALPROCESSING杂志上很好地介绍了压缩技术。0006有优势地，该应用的压缩传感技术可以包括一个步骤，这个步骤对距离风车叶片的旋转轴一定距离内的横向图像进行重建。测量向量S可以包含由雷达天线在与。
7、它们距离横向图像的各个距离相对应的斜距上执行的测量。横向图像可以定义为SEZ，其中E可以为测量矩阵，Z可以与随机扰动相对应。例如，横向图像可以通过其幅度的优化来估计。0007优选地，测量矩阵E可以包含雷达回波S模型，以及确定从雷达天线到横向图像距离的几何形状。0008优选地，雷达回波模型可以将频域内的雷达回波S描述为幅度和相位均可调制的发射信号。0009例如，雷达回波模型可以为窄带模型，其将雷达回波S描述为该传送信号的时延和多普勒频移的副本。0010例如，雷达回波模型可以为宽带模型，其可以用真实多普勒效应描述雷达回波S。例如，可以通过对发射信号的时延副本进行缩放来描述真实多普勒效应。0011可。
8、选地，雷达回波模型可以包括由雷达天线执行的测量的幅度调制。说明书CN102004249ACN102004262A2/3页40012因此，本发明任一方面的优点在于其可以用比任何传统的基于奈奎斯特的采样法更少数据获得相同或者更好的结果。因此，本发明提供了一种小型解决方案，其对数个固定叶片上的多个天线和单个旋转叶片上的单个天线都适用。0013本发明任一方面的另一个优点在于其是一种基于模型的解决方案。因此其可以自然地适应于任何情形，通过在模型中包括情形特征。附图说明0014以下参照附图来对本发明的非限制性实施例进行描述，其中0015图1示意性地说明了在有风情况下的示例性基本配置的几何形状，其中在风车叶。
9、片上安装有单个雷达天线，从而应用根据现有技术的合成孔径雷达SAR技术；0016图2示意性地说明了在无风情况下，另一装置的几何形状，其中在风车叶片上安装有三个示例性雷达天线，从而应用根据本发明的压缩传感技术。0017图中相同的参考标记指示相同的项目。具体实施方式0018图1示意性地说明了示例性基本配置的几何形状，其中在单个风车叶片2上安装有单个合成孔径雷达SAR天线1。在有风情况下，在XZ垂直平面内，在时间T，从点0，0，L到点LSINT，0，LCOST对天线1进行驱动以使得其以径向速度旋转，L为叶片2的长度并且风车叶片的旋转轴处于0，0，0。在横向图像X，Z中，包括独立的散射体37的目标可以从。
10、初始位置例如，位于距离0，0，0、方位角仰角的TX0，Y0，Z0的散射体3向任意方向以恒定速度V来迁移。在时间T以距离天线1的斜距RT进行定位。在目标的地面距离为Y0处，当叶片2旋转时可以辐射到圆盘形区域SWATHS。区域S是测量相干数据的区域。因此，正如在先申请中详述的，当叶片2旋转时，示例性SAR系统的几何形状能够建立横向图像X，Z，其包含了区域S中的目标3和其他的目标4、5、6和7。遗憾的是，当无风或者风力不够强而不能驱动叶片旋转时，SAR功能就没法运行，从而妨碍估计精确的横向。0019图2示意性地说明了另一个示例性配置的几何形状，图中三个雷达天线1、8和9分别安装在三个叶片2、10和1。
11、1上。在无风情况下，只能用与斜距RU1，RU2和RU3分别对应的三个角度U1、U2和U3进行测量。测量的是少数数据，所以无法定义区域范围，并且无法执行SAR处理。但是图2中示出的几何形状可以看作是等同于图1所示出的几何形状，但是测量的角度更小。0020优选地，压缩传感技术能够根据关于信号的尽量少的测量值S，重建未知信号，因为这种技术是基于要被重建的信号的稀疏性、以及被捕获测量值的低相干性。压缩传感技术是迭代方法，可以用纯软件手段来实现。在图2的当前实施例中，在角度U1、U2和U3测量的数据的低的互相干分别与叶片2、8和9上安装的天线1、8和9的已知配置相关。因此，可以从包括在三个角度U1、U2。
12、和U3处测量的雷达回波S的测量值的测量向量S，来重建横向图像X，Z。和S之间的关系可以被假定为线性投影，由以下的线性1表述0021SEZ1说明书CN102004249ACN102004262A3/3页50022其中，E是测量矩阵，Z对应于随机扰动。0023基本压缩传感可以通过幅度优化来估计，取决于与测量值S的线性相关性。高级压缩传感技术还可以允许噪声信号S，以及增强的稀疏性。初始地，可以通过加权的I1优化来提高稀疏性。范数I1还可以用更低的范数IP来代替，其中0P1，因为这样可以降低S。任何加权的IP优化还可以通过特定选择的权重如I2加权优化来解决。最后，与增强成像中的区域分离的点可以重定义加。
13、权的IP优化。测量值的相干可以被定义为线性投影矩阵E的两个不同的归一化列之间的最大内积INNERPRODUCT。可以通过E的附加随机性实现极低的相干性。0024在图2的当前实施例中，测量矩阵E可以有利地包括雷达回波S的模型，以及能够确定到雷达的距离的几何形状。优选地，该雷达回波模型可以将谱域内的接收信号S描述为其幅度和相位均被调制的发射信号。相位调制源于距离引起的时延。此外，雷达回波S可以为窄带或者宽带。例如，窄带模型可以将雷达回波S描述为发射信号的时延和多普勒频移的副本。又例如，宽带模型可以用真实多普勒效应描述雷达回波，如对发射信号的时延副本进行缩放。任选地，雷达回波模型还可以包括测量值的幅。
14、度调制，例如为了适应区域性成像而产生的天线波束转向，和/或依赖于雷达频率的目标反射率和/或视角、天线极化等。0025因此，本发明可以用于从合适的风车高度和位置，以方位和仰角都增强的横向分辨率，来观察天空、陆地和海洋。值得注意的是，在安全和军事应用中需要侦察和监视的地区，存在被称为“风力涡轮机”的新型风车。0026本发明的其它优点是相对于任何传统的基于奈奎斯特的采样法而言，本发明可以需要更少的数据而进行工作。因此，它不仅可以在更少的测量角度下有帮助，而且可以在更少的雷达波数的情况下有帮助。本发明可以在有风或者无风条件下使用，因为可以从更少的数据提供可比较的结果，如果结果不同的话。0027本发明任一方面的其它优点在于它是一种小型基于模型的解决方案。因此，其可以通过将特定情形包括到模型中而自然地适用于任何情形。因此，其不仅可以容易地适用于因为无风或者叶片部分旋转时导致的更少的视角，还适用于更窄的信号带宽、雷达类型如脉冲雷达或者FMCW雷达、幅度调制、目标类型、雷达装置等等。0028此外，可以将本发明用于改进目标分类。说明书CN102004249ACN102004262A1/2页6图1说明书附图CN102004249ACN102004262A2/2页7图2说明书附图CN102004249A。