一种超宽带雷达成像方位向栅瓣的抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种超宽带雷达成像方位向栅瓣抑制方法，其步骤为：(1)、采用超宽带雷达成像方法进行成像，并计算每个成像点的扩展相干因子ECF；(2)、利用步骤(1)得到的扩展相干因子ECF对原始成像结果进行加权，以抑制图像方位向栅瓣。本发明专利技术具有原理简单、操作方便、抑制效果好等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及到超宽带雷达成像领域，特指一种超宽带雷达成像方位向栅瓣的 抑制方法。
技术介绍
超宽带（Ultra-Wideband，UWB)成像雷达具有穿透性好、分辨率高等优点，已经广 泛应用于穿墙隐蔽目标探测、隐蔽物体检测、医疗成像等领域。综合考虑雷达系统便携性、 成本以及数据处理能力，UWB成像雷达往往采用低阵元密度的稀疏阵列，进而面临因空间采 样率不足引入的方位向栅瓣问题，致使成像质量下降。 文献 R. E. Davidsen, J. A. Jensen and S. ff. Smith, Two-dimensional random arrays for real time volumetric imaging, Ultrasonic Imaging, Vol. 16, 143-163, 1994 提出通过阵列配置设计随机或非周期阵列避免方位向栅瓣，但是该方法会抬高方位向旁瓣 水平。 文献 R. J. Burkholder and K. E. Browne, Coherence factor enhancement of through-wall radar images. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, Vol. 9, 842-845, 2010 米用相干因子（Coherence Factor，CF)加权校正雷达后向 投影（Back Projection，BP)成像来抑制方位向栅瓣。UWB成像雷达有限的孔径尺寸，限制 了方位向栅瓣在孔径域的差异，因此CF加权对方位向栅瓣抑制有限。 文献 J. Camacho, M. Parrilla and C. Fritsch, Phase coherence imaging, IEEE Transcactions on Ultrasonics,Ferroelectrics and Frequency Control, Vol. 56, 958-974, 2009基于孔径域数据中目标处的相位一致性要好于方位向栅瓣 处的相位一致性，提出了相位相干因子（Phase Coherence Factor，PCF)加权抑制方位向栅 瓣，但是PCF对相位稳定性要求很高。此外，与CF类似，PCF性能也受到UWB成像雷达有限 孔径尺寸的限制。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：本专利技术提供一种原理简单、操作方便、抑制效果 好的超宽带雷达成像方位向栅瓣抑制方法，以解决现有技术存在的问题。 为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案： -种超宽带雷达成像方位向栅瓣抑制方法，其步骤为： (1)、采用超宽带雷达成像方法进行成像，并计算每个成像点的扩展相干因子 ECF ； (2)、利用步骤（1)得到的扩展相干因子ECF对原始成像结果进行加权，以抑制图 像方位向栅瓣。 作为本专利技术方法的进一步改进：所述步骤（2)的具体流程为： (2. 1)、将每个成像点的单频点单通道图像数据SFSC相干求和，完成成像； (2. 2)、将计算得到的每个成像点的扩展相干因子ECF值作为加权系数与所述成 像结果相乘以实现方位向栅瓣抑制。 作为本专利技术方法的进一步改进：所述步骤（1)的具体流程为： (I. 1)依据超宽带雷达天线阵列和波形参数，利用雷达接收回波，计算超宽带雷达 全部单频点单通道图像数据SFSC ; (1. 2)将全部单频点单通道图像数据SFSC相干求和，完成雷达成像； (1.3)利用全部单频点单通道图像数据SFSC，计算每个成像点的扩展相干因子 ECF0 作为本专利技术方法的进一步改进：所述步骤（I. 1)的具体流程为： (I. I. 1)获取超宽带雷达的天线阵列和发射步进频连续波SFCW的参数； 假定超宽带雷达采用具有M个收发通道的天线阵列，发射包含一系列离散频点的 步进频连续波信号S (t);设s (t)的起始频率为，终止频率为4,频率步进增量为Af，共 有K个离散频点；那么，第m个通道接收到目标点P散射的第k个频点信号为： Sm (k) = exp {-j 2 π fk τ m (Xp, yp)} 其中，fk表示第k个离散频点，τ m(Xp，yp)为目标点P与第m个通道之间传播时延； j为虚数单元。 (I. 1. 2)依据成像几何，计算每个成像点沿每个收发通道的传播时延；在每个收 发通道的每个频点回波上对每个成像点进行时延补偿，得到单频点单通道图像数据； (I. 1. 3)对成像平面上任一成像点q(X(1，yq)，第m个通道k个频点的SFSC图像数 据为： α m, k (xq，yq) = Sm (k) · exp {-j 2 π fk τ m (Xq, yq)} = exp{-j2 π fk} 其中τ ^(Xq，yq)为成像点q与第m个通道之间的传播时延。 作为本专利技术方法的进一步改进：所述步骤（1. 3)中，根据得到单频点单通道图像 数据SFSC，计算每个成像点的扩展相干因子ECF ; 即，利用M个通道和K个离散频点得到单 频点单通道图像数据SFSC，计算每个成像点的扩展相干因子ECF ;所述成像点qO^y,)的扩 展相干因子ECF值计算公式如下：【主权项】1. 一种超宽带雷达成像方位向栅瓣抑制方法，其特征在于，其步骤为： (1) 、采用超宽带雷达成像方法进行成像，并计算每个成像点的扩展相干因子ECF; (2) 、利用步骤（1)得到的扩展相干因子ECF对原始成像结果进行加权，以抑制图像方 位向栅瓣。2. 根据权利要求1所述的超宽带雷达成像方位向栅瓣抑制方法，其特征在于，所述步 骤（2)的具体流程为： (2. 1)、将每个成像点的单频点单通道图像数据SFSC相干求和，完成成像； (2. 2)、将计算得到的每个成像点的扩展相干因子ECF值作为加权系数与所述成像结 果相乘以实现方位向栅瓣抑制。3. 根据权利要求1或2所述的超宽带雷达成像方位向栅瓣抑制方法，其特征在于，所述 步骤（1)的具体流程为： (1. 1)依据超宽带雷达天线阵列和波形参数，利用雷达接收回波，计算超宽带雷达全部 单频点单通道图像数据SFSC; (1. 2)将全部单频点单通道图像数据SFSC相干求和，完成雷达成像； (1. 3)利用全部单频点单通道图像数据SFSC，计算每个成像点的扩展相干因子ECF。4. 根据权利要求3所述的超宽带雷达成像方位向栅瓣抑制方法，其特征在于，所述步 骤（1. 1)的具体流程为： (1. 1. 1)获取超宽带雷达的天线阵列和发射步进频连续波SFCW的参数； 假定超宽带雷达采用具有M个收发通道的天线阵列，发射包含一系列离散频点的步进 频连续波信号s(t);设s(t)的起始频率为，终止频率为fh，频率步进增量为Af，共有K 个离散频点；那么，第m个通道接收到目标点P散射的第k个频点信号为： Sm(k)=exp{-j2fktm (Xp,yp)} 其中，fk表示第k个离散频点，tJxpyp)为目标点P与第m个通道之间传播时延；j为 虚数单元； (1. 1. 2)依据成像几何，计算每个成像点沿每个收发通道的传播时延；在每个收发通 道的每个频点回波上对每个成像点进行时延补偿，得到单频点单通道图像数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超宽带雷达成像方位向栅瓣抑制方法，其特征在于，其步骤为：(1)、采用超宽带雷达成像方法进行成像，并计算每个成像点的扩展相干因子ECF；(2)、利用步骤(1)得到的扩展相干因子ECF对原始成像结果进行加权，以抑制图像方位向栅瓣。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：夏桂琴，韩明华，衣晓飞，王生水，吴锋涛，
申请(专利权)人：湖南华诺星空电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43