利用发射栅瓣的成像方法

摘要

本发明提供了一种利用发射栅瓣的成像方法，设计具有大间距稀疏布置的发射阵列和小间距密集布置的接收阵列，接收主瓣指向其中某个发射栅瓣或主瓣时，接收波束图的零点或低旁瓣同时指向其它发射栅瓣；根据设计的阵列进行信号发射、接收波束形成和成像处理，获得目标区域的成像结果。本发明可以利用发射栅瓣来获得更多的照射角度，可获得高于传统方法的角度分辨率。

主权项

一种利用发射栅瓣的成像方法，其特征在于包括下述步骤：1)设计所需的成像阵列，发射阵列为M元ULA，接收阵列为N元ULA，所述的ULA表示均匀直线阵；发射ULA和接收ULA位于同一条直线上，且几何中心重叠；发射ULA为稀疏阵列，接收ULA为密布阵列，发射阵元间距dt和接收阵元间距dr满足dt＝Ndr；接收主瓣指向其中某个发射栅瓣或主瓣时，接收波束图的零点或低旁瓣同时指向其它发射栅瓣；2)使用步骤1)设计的成像阵列进行信号发射、接收波束形成和成像处理，其中，目标被建模为P个散射点，第p个散射点的角度为θ_p，即第p个散射点相对于接收ULA法线方向的夹角，p＝1，2，…，P；在一个发射与接收周期中，M个发射阵元同时发射经过加权的脉冲信号s(t)＝[a₁(θ₀) a₂(θ₀) … a_M(θ₀)]^Hs₀(t)_，其中，t代表时间，s₀(t)为原始发射信号，a_m(θ₀)＝A_mexp[‑j2πf₀(m‑1)d_tsinθ₀/c]为M元发射ULA中第m个发射阵元上的复加权，A_m为对应的幅度加权，θ₀代表发射主瓣指向，f₀为窄带发射信号的中心频率，c为信号传播速度；此时，M元发射ULA指向θ₀的波束$B_T(\theta ;{\theta }_0)=\frac{1}{M}\left|\frac{\sin \left[M\frac{{\mathrm{\pi d}}_t}{\lambda }(\sin \theta -{\sin \theta }_0)\right]}{\sin \left[\frac{{\mathrm{\pi d}}_t}{\lambda }(\sin \theta -{\sin \theta }_0)\right]}\right|,$其中λ是与f₀对应的信号波长；利用接收ULA采集回波，第n个接收阵元上的回波$x_n\left(t\right)=\underset{p=1}{\overset{P}{\Sigma }}{\sigma }_p\underset{m=1}{\overset{M}{\Sigma }}{s}_m(t-{\tau }_{t,m}^p-{\tau }_{r,n}^p)+z_n\left(t\right),$其中，n＝1，2，…，N，σ_p为第p个散射点的散射强度，是第m个发射阵元到第p个散射点的时延，是第p个散射点到第n个接收阵元的时延，z_n(t)代表噪声项；在进行接收波束形成时，接收波束图的主瓣指向位于的发射波束图主瓣和栅瓣，第q个波束的输出其中，q＝1，2，…，Q，Q代表波束数；第n个接收阵元上的复加权A_n为幅度加权，θ_q为第q个波束的指向角。