雷达正前视扫描相干成像方法

摘要

本发明公开了一种雷达正前视扫描相干成像方法，具体通过高速平台搭载扫描雷达天线，在航向正前方扫描，发射毫米波或亚毫米波线性调频信号，并获取回波；然后将回波以正前视方向为分界线分成左右两部分，分别对左右两部分数据进行子块处理去多普勒质心模糊、并进行相干积累及拼接，最终实现正前视区域高分辨成像。本发明的方法能够快速有效实现正前方地域的高分辨成像，克服场景类型的约束、平台尺寸的限制，避免复杂的同步、运动补偿等问题。

主权项

一种雷达正前视扫描相干成像方法，具体包括如下步骤：A.回波获取：在运动平台上安装扫描天线，使其从航向一侧扫描至航向另一侧，按一定脉冲重复频率发射毫米波或者亚毫米波段线性调频脉冲信号，并接收存储二维回波数据；B.距离向脉冲压缩：对步骤A所获取发射信号的二维回波数据，进行距离向傅里叶变换；构造频域匹配函数，然后进行距离向脉冲压缩；C.距离走动校正：判断距离走动量ΔR是否跨越距离单元Δr；若满足ΔR>Δr，将步骤B获得的距离压缩频域数据乘以距离走动校正函数H(f_r,t)，然后进行距离向IFFT，获得距离压缩时域方位时域数据；否则，直接进行距离向IFFT，获得距离压缩时域方位时域数据；$\mathrm{\Delta R}=v·\frac{{\theta }_w}{\omega }$$\mathrm{\Delta r}=\frac{c}{2B}$$H(f_r,t)=\exp (j2\pi ·f_r·\frac{v·t}{c})$其中，v为平台运动速度，θ_w为波束宽度，ω为天线扫描速度，c为光速，B为发射信号带宽，f_r为距离向频率，t为方位时间；D.数据分割：对步骤C获得的距离走动校正数据，以正前视方向为中轴线，分成左右两部分；E.去除多普勒模糊：对于左半部分‑θ_l°～0°的数据，其中，θ_l表示天线扫描范围，θ为空间方位角，根据多普勒频率的定义λ为载波波长，计算左半部分数据边界点质心在‑θ_l°～0°范围内根据得‑θ_l1°，其中，PRF为脉冲重复频率；然后提取‑θ_l°～‑θ_l1°这块数据，以这块数据中心点为参考，对该部分数据在时域中乘以相位因子exp{‑j2πf_dl1t}，其中在‑θ_l1°～0°范围内根据得‑θ_l2°，对‑θ_l1°～‑θ_l2°这块数据，以这块数据的中心点为参考，在时域中乘以相位因子exp{‑j2πf_dl2t}，其中以此类推，直至对‑θ_lN°～0°这块数据，以这块数据的中心点为参考，在时域中乘以相位因子exp{‑j2πf_dlNt}，其中对于右半部分的数据(0°～θ_r°)，提取θ_r1°～θ_r°这块数据，以这块数据中心点为参考，对该部分数据在时域中乘以相位因子exp{‑j2πf_dr1t}，对θ_r2°～θ_r1°这块数据，以这块数据的中心点为参考，在时域中乘以相位因子exp{‑j2πf_dr2t}，以此类推，对0°～θ_rN°这块数据，以这块数据的中心点为参考，在时域中乘以相位因子exp{‑j2πf_drNt}，所述θ_r＝θ_l，θ_r1＝θ_l1，θ_r2＝θ_l2，…，θ_rN＝θ_lN；F.相干积累与数据拼接：对步骤E中得到的左半部分各块数据沿方位向作FFT，实现相干积累，然后根据步骤E中确定的每块数据的多普勒质心变化范围，提取每块数据去除多普勒质心后的频谱，即‑θ_l°～‑θ_l1°范围内数据取其频谱‑θ_l1°～‑θ_l2°范围内数据取其频谱依次类推，提取出频谱后，按扫描角度顺序‑θ_l°～‑θ_l1°，‑θ_l1°～‑θ_l2°，……，‑θ_lN°～0°，将所有结果进行拼接组合；对于右半部分数据θ_r1°～θ_r°，取其频谱将其频谱反转，实现频谱变化与角度变化对应，θ_r2°～θ_r1°范围内数据取其频谱并反转，以此类推，将所有得到的频谱按扫描角度顺序0°～θ_rN°，……，θ_r2°～θ_r1°，θ_r1°～θ_r°进行拼接组合，最后将左右两边得到结果拼接在一起，实现整个前视区域的高分辨成像。