一种基于MIMO阵列的无失真扇扫成像方法

摘要

本发明提供了一种基于MIMO阵列的无失真扇扫成像方法，首先利用计算机建立可模拟该扇扫成像系统的模型。接着模拟回波处理流程，将匹配滤波输出简化为发射信号的自相关函数项，并将其带入相移波束形成器进行波束形成。最后根据波束形成的输出结果来估计所有波束角上的幅度损失因子，并利用幅度损失因子来补偿实际的扇扫成像系统中的幅度损失。本发明的基本原理经过了数学推导证明，实施方案经过了计算机数值仿真的验证，其结果表明：利用本发明的幅度补偿方法，可以有效克服窄带MIMO阵列使用相移波束形成时带来的幅度损失，获得无失真的二维扇扫图。

主权项

一种基于MIMO阵列的无失真扇扫成像方法，其特征在于包括下述步骤：（1）通过计算机建立可模拟扇扫成像系统的虚拟模型：首先，根据发射阵列和接收阵列的阵元位置、发射信号的波形，模拟出空间中某个角度上散射点的回波；接着，用发射信号对接收阵元上的回波进行匹配滤波，获得匹配滤波输出；当MIMO阵列采用自相关函数的最大旁瓣值小于等于主瓣值的0.2倍，同时其互相关函数的最大值小于等于自相关函数最大值的0.2倍的正交信号作为发射信号时，将匹配滤波输出简化为发射信号的自相关函数项；最后对匹配滤波输出进行多波束形成，获得多个波束角上的输出；（2）根据步骤1）建立的模型来估计波束指向角上的幅度损失：首先，根据MIMO阵型、阵元个数、阵元间距来计算不同波束角上的时延差；然后，根据窄带发射信号的波形获得其自相关函数；再次，按照计算出的时延差对自相关函数进行延时、移相、求和，获得任意一个波束指向角上的幅度值；调整波束指向，获得所有波束角上的幅度值；最后，将最大的幅度值作为分子、所有波束角上的幅度值作为分母进行分数计算，获得所有波束角上的幅度损失因子；（3）利用与某个波束指向角对应的幅度损失因子，乘以该波束上的波束输出时间序列，对其进行幅度补偿；逐次补偿完所有波束输出序列，再提取强度，最终获得强度无失真的扇扫图。