一种基于相控阵雷达的三维关联成像方法技术

本发明专利技术公开了一种基于相控阵雷达的三维关联成像方法，涉及雷达成像领域，其步骤为：步骤1，划分相控阵雷达天线阵面，相控阵雷达发射机发射线性调频信号，并接收目标散射点的回波信号，设定目标散射点的相移值；步骤2，将距离脉压后的基频回波信号按距离单元划分；步骤3，构建目标散射点的散射系数向量的目标函数；并且在稀疏约束条件下求解目标函数，得到第u个距离单元内的目标散射点的散射系数向量估计值；步骤4，先由第u个距离单元内的目标散射点的散射系数向量估计值形成二维图像，再由所有距离单元的二维图像按照距离单元的顺序排列得到三维图像。本发明专利技术实现了对目标的高分辨三维成像。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，涉及雷达成像领域，其步骤为：步骤1，划分相控阵雷达天线阵面，相控阵雷达发射机发射线性调频信号，并接收目标散射点的回波信号，设定目标散射点的相移值；步骤2，将距离脉压后的基频回波信号按距离单元划分；步骤3，构建目标散射点的散射系数向量的目标函数；并且在稀疏约束条件下求解目标函数，得到第u个距离单元内的目标散射点的散射系数向量估计值；步骤4，先由第u个距离单元内的目标散射点的散射系数向量估计值形成二维图像，再由所有距离单元的二维图像按照距离单元的顺序排列得到三维图像。本专利技术实现了对目标的高分辨三维成像。【专利说明】
本专利技术属于雷达成像
，尤其涉及。
技术介绍
微波雷达具有全天候、全天时、远距离和大范围观察等特性，可以对目标场景进行高分辨率成像，获取探测信息，在民用和军用领域均发挥着关键的作用。作为主要的二维微波成像方法，上世纪50年代迅速发展起来合成孔径雷达(SAR)成像和逆合成孔径雷达(ISAR)成像是利用载体平台与目标间的相对运动在空间形成合成的阵列流形，能够获取目标在距离-多普勒平面内的散射分布信息，即二维雷达图像，但图像存在几何失真并缺失了一维信息，对目标特性的测量造成很大的障碍。因此，高分辨三维成像是雷达成像领域的一个重要研究方向。 大的天线孔径是实现高分辨微波雷达成像的直接途径。按照大孔径的实现方式，三维微波成像主要分为两类，一类是基于合成阵列，另一类是基于实孔径三维成像。前者利用单天线或线性阵列的扫描形成二维合成孔径，获得跨距离平面的二维分辨能力，再结合距离向脉冲压缩技术获得全三维目标分布图像，这类方法需要平台的运动，应用场合有限，数据获取实时性较差，而且信号处理难度较高；而后者依赖阵列天线形成的窄波束在空间进行扫描得到三维图像，其分辨率取决于波束宽度，即天线的真实的物理孔径大小，要获得高分辨率图像，需要增大阵列孔径，令系统复杂度和成本都急剧增加，所以在大多数应用场合中，由于天线体积和成本的限制，该方法分辨率不高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述已有技术的不足，提出，通过下面的仿真可以看出该成像方法能够突破常规实孔径阵列雷达三维成像的方位分辨力的限制，从而实现距离向、方位向和俯仰向高分辨三维成像。 为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现。 ，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1，将相控阵雷达天线阵面划分为MXN个子阵，每个子阵有KXL个阵元，总共有MXNXKXL个阵元，阵元按矩形均匀分布，相控阵雷达发射机在第q个脉冲下将线性调频信号SOq发射到成像场景中，并接收第q个脉冲下的含P个目标散射点的回波信号，将排列在相控阵雷达阵面的第m行η列的子阵中的第k行I列的阵元在第q个脉冲下的第P个目标散射点处的相移值设定为; q = 1，2，...，Q，Q脉冲总个数，m = 1，2，3，...，M， M为天线阵面行数，η = 1，2，3，...，N，N为天线阵面列数，I = 1，2，3，...，L，L为子阵的列数，k = 1，2，3，...，K，K为子阵的行数； 步骤2，对第q个脉冲下的含P个目标散射点的回波信号进行去载频f。，得到第q个脉冲下的含P个目标散射点的基频回波信号Si,，对基频回波信号Si,进行距离脉压，得到距离脉压后的基频回波信号s2q ;再从距离脉压后的基频回波信号s2q中得到第u个距离单元内的含P个目标散射点的回波信号< U= 1,2, 3..., U, U表示每个脉冲下的距离单元的总个数； 步骤3，利用相控阵雷达阵面的第m行η列的子阵中的第k行I列的阵元在第q个脉冲下的每个目标散射点处的相移值得到Q个脉冲下的P个目标散射点的天线辐射方向性增益矩阵F，F维数QXP ;再利用天线辐射方向性增益矩阵F构建Q个脉冲下的第u个距离单元内的含P个目标散射点的回波信号Su ;再利用天线辐射方向性增益矩阵F和Q个脉冲下的第u个距离单元内的含P个目标散射点的回波信号Su构建第u个距离单元内的P个目标散射点的散射系数向量ou的目标函数；并且在稀疏约束条件下求解目标函数得到第u个距离单元内的P个目标散射点的散射系数向量估计值#; 步骤4，先由第u个距离单元内的P个目标散射点的散射系数向量估计值F形成二维图像Zu，再由U个距离单元的二维图像Z1, Z2,...Zu..., Zu按照距离单元的顺序排列起来得到三维图像Z = 。 上述技术方案的特点和进一步改进在于: (I)步骤I包括以下子步骤: Ia)将相控阵雷达天线阵面划分为MXN个子阵，每个子阵有KXL个阵元，总共有MXNXKXL个阵元，阵元按矩形均匀分，相控阵雷达发射机将第q个脉冲下的线性调频信号A = α,.(?)οχρ\；\πι?1 +；\2π/Λι +/y)]发射到成像场景中，并接收第q个脉冲下的含P个目标散射点的回波信号，式中f是距离向快时间，?,-(O为距离向窗函数，r是距离向调频率，fc是雷达发射信号的载频，tq = qTr是第q个脉冲的慢时间，Tr是脉冲重复周期，q =1，2，...，Q表不脉冲序号，Q表不雷达发射的总的脉冲个数； Ib)将排列在相控阵雷达阵面的第m行η列的子阵中的第k行I列的阵元在第q 个脉冲下的第P个目标散射点处的相移值设定为: 【权利要求】1.，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1，将相控阵雷达天线阵面划分为MXN个子阵，每个子阵有KXL个阵元，总共有MXNXKXL个阵元，阵元按矩形均匀分布，相控阵雷达发射机在第q个脉冲下将线性调频信号SOq发射到成像场景中，并接收第q个脉冲下的含P个目标散射点的回波信号，将排列在相控阵雷达阵面的第m行η列的子阵中的第k行I列的阵元在第q个脉冲下的第P个目标散射点处的相移值设定为(f' w ; q = 1，2，...，Q，Q脉冲总个数，m = 1，2，3，...，M，M为天线阵面行数，η = 1，2，3，...，N，N为天线阵面列数，I = 1，2，3，...，L，L为子阵的列数，k = 1，2，3，...，K，K为子阵的行数； 步骤2，对第q个脉冲下的含P个目标散射点的回波信号进行去载频f。，得到第q个脉冲下的含P个目标散射点的基频回波信号Si,，对基频回波信号Si,进行距离脉压，得到距离脉压后的基频回波信号s2q ;再从距离脉压后的基频回波信号s2q中得到第u个距离单元内的含P个目标散射点的回波信号< U= 1，2，3...，U，U表示每个脉冲下的距离单元的总个数； 步骤3，利用相控阵雷达阵面的第m行η列的子阵中的第k行I列的阵元在第q个脉冲下的每个目标散射点处的相移值得到Q个脉冲下的P个目标散射点的天线辐射方向性增益矩阵F，F维数QXP ;再利用天线辐射方向性增益矩阵F构建Q个脉冲下的第u个距离单元内的含P个目标散射点的回波信号su ;再利用天线辐射方向性增益矩阵F和Q个脉冲下的第u个距离单元内的含P个目标散射点的回波信号Su构建第u个距离单元内的P个目标散射点的散射系数向量σ u的目标函数；并且在稀疏约束条件下求解目标函数得到第u个距离单元内的P个目标散射点的散射系数向量估计值#; 步骤4，先由第u个距离单元内的P个目标散射点的散射系数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于相控阵雷达的三维关联成像方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将相控阵雷达天线阵面划分为M×N个子阵，每个子阵有K×L个阵元，总共有M×N×K×L个阵元，阵元按矩形均匀分布，相控阵雷达发射机在第q个脉冲下将线性调频信号s0q发射到成像场景中，并接收第q个脉冲下的含P个目标散射点的回波信号，将排列在相控阵雷达阵面的第m行n列的子阵中的第k行l列的阵元在第q个脉冲下的第p个目标散射点处的相移值设定为q＝1,2,...,Q,Q脉冲总个数,m＝1,2,3,...,M，M为天线阵面行数，n＝1,2,3,...,N，N为天线阵面列数，l＝1,2,3,...,L，L为子阵的列数，k＝1,2,3,...,K，K为子阵的行数；步骤2，对第q个脉冲下的含P个目标散射点的回波信号进行去载频fc，得到第q个脉冲下的含P个目标散射点的基频回波信号s1q，对基频回波信号s1q进行距离脉压，得到距离脉压后的基频回波信号s2q；再从距离脉压后的基频回波信号s2q中得到第u个距离单元内的含P个目标散射点的回波信号u＝1,2,3...,U，U表示每个脉冲下的距离单元的总个数；步骤3，利用相控阵雷达阵面的第m行n列的子阵中的第k行l列的阵元在第q个脉冲下的每个目标散射点处的相移值得到Q个脉冲下的P个目标散射点的天线辐射方向性增益矩阵F，F维数Q×P；再利用天线辐射方向性增益矩阵F构建Q个脉冲下的第u个距离单元内的含P个目标散射点的回波信号su；再利用天线辐射方向性增益矩阵F和Q个脉冲下的第u个距离单元内的含P个目标散射点的回波信号su构建第u个距离单元内的P个目标散射点的散射系数向量σu的目标函数；并且在稀疏约束条件下求解目标函数得到第u个距离单元内的P个目标散射点的散射系数向量估计值步骤4，先由第u个距离单元内的P个目标散射点的散射系数向量估计值形成二维图像Zu，再由U个距离单元的二维图像Z1,Z2,...Zu...,ZU按照距离单元的顺序排列起来得到三维图像Z＝[Z1,Z2,...Zu...,ZU]。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚超，许然，邢孟道，黄平平，全英汇，章浩波，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61