发明名称 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。
申请公布号 CN103235308A 申请公布日期 2013.08.07
申请号 CN201310121778.3 申请日期 2013.04.10
申请人 电子科技大学 发明人 李文超;杨建宇;黄钰林;夏永红;蒋文
分类号 G01S13/90(2006.01)I 主分类号 G01S13/90(2006.01)I
代理机构 成都宏顺专利代理事务所(普通合伙) 51227 代理人 周永宏
主权项 1.一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&gt;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<sub>r</sub>,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;<maths num="0001"><![CDATA[<math><mrow><mi>&Delta;R</mi><mo>=</mo><mi>v</mi><mo>&CenterDot;</mo><mfrac><msub><mi>&theta;</mi><mi>w</mi></msub><mi>&omega;</mi></mfrac></mrow></math>]]></maths><maths num="0002"><![CDATA[<math><mrow><mi>&Delta;r</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>c</mi><mrow><mn>2</mn><mi>B</mi></mrow></mfrac></mrow></math>]]></maths><maths num="0003"><![CDATA[<math><mrow><mi>H</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>f</mi><mi>r</mi></msub><mo>,</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mi>exp</mi><mrow><mo>(</mo><mi>j</mi><mn>2</mn><mi>&pi;</mi><mo>&CenterDot;</mo><msub><mi>f</mi><mi>r</mi></msub><mo>&CenterDot;</mo><mfrac><mrow><mi>v</mi><mo>&CenterDot;</mo><mi>t</mi></mrow><mi>c</mi></mfrac><mo>)</mo></mrow></mrow></math>]]></maths>其中,v为平台运动速度,θ<sub>w</sub>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<sub>r</sub>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<sub>l</sub>°~0°的数据,其中,θ<sub>l</sub>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<img file="FDA00003029388200014.GIF" wi="293" he="126" />λ为载波波长,计算左半部分数据边界点质心<img file="FDA00003029388200015.GIF" wi="336" he="127" />在-θ<sub>l</sub>°~0°范围内根据<img file="FDA00003029388200016.GIF" wi="366" he="127" />得-θ<sub>l1</sub>°,其中,PRF为脉冲重复频率;然后提取-θ<sub>l</sub>°~-θ<sub>l1</sub>°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<sub>dl1</sub>t},其中<img file="FDA00003029388200017.GIF" wi="537" he="128" />在-θ<sub>l1</sub>°~0°范围内根据<img file="FDA00003029388200018.GIF" wi="377" he="126" />得-θ<sub>l2</sub>°,对-θ<sub>l1</sub>°~-θ<sub>l2</sub>°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<sub>dl2</sub>t},其中<img file="FDA00003029388200021.GIF" wi="578" he="127" />以此类推,直至<img file="FDA00003029388200022.GIF" wi="401" he="126" />对-θ<sub>lN</sub>°~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<sub>dlN</sub>t},其中<img file="FDA00003029388200023.GIF" wi="447" he="127" />对于右半部分的数据(0°~θ<sub>r</sub>°),提取θ<sub>r1</sub>°~θ<sub>r</sub>°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<sub>dr1</sub>t},对θ<sub>r2</sub>°~θ<sub>r1</sub>°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<sub>dr2</sub>t},以此类推,对0°~θ<sub>rN</sub>°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<sub>drN</sub>t},所述θ<sub>r</sub>=θ<sub>l</sub>,θ<sub>r1</sub>=θ<sub>l1</sub>,θ<sub>r2</sub>=θ<sub>l2</sub>,…,θ<sub>rN</sub>=θ<sub>lN</sub>;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<sub>l</sub>°~-θ<sub>l1</sub>°范围内数据取其频谱<img file="FDA00003029388200024.GIF" wi="534" he="75" />-θ<sub>l1</sub>°~-θ<sub>l2</sub>°范围内数据取其频谱<img file="FDA00003029388200025.GIF" wi="549" he="72" />依次类推,提取出频谱后,按扫描角度顺序-θ<sub>l</sub>°~-θ<sub>l1</sub>°,-θ<sub>l1</sub>°~-θ<sub>l2</sub>°,……,-θ<sub>lN</sub>°~0°,将所有结果进行拼接组合。对于右半部分数据θ<sub>r1</sub>°~θ<sub>r</sub>°,取其频谱<img file="FDA00003029388200026.GIF" wi="534" he="73" />将其频谱反转,实现频谱变化与角度变化对应,θ<sub>r2</sub>°~θ<sub>r1</sub>°范围内数据取其频谱<img file="FDA00003029388200027.GIF" wi="535" he="70" />并反转,以此类推,将所有得到的频谱按扫描角度顺序0°~θ<sub>rN</sub>°,……,θ<sub>r2</sub>°~θ<sub>r1</sub>°,θ<sub>r1</sub>°~θ<sub>r</sub>°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。
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