一种侧视多普勒波束锐化与前视单脉冲复合成像方法技术

本发明专利技术涉及一种侧视多普勒波束锐化与前视单脉冲复合成像方法，对接受的ΣΔ两路基带数据，按照发送的格式进行解析，得到帧头数据：对帧头信息中的天线伺服方位角进行判读，当天线伺服方位角落入±15°时，采用前视比幅单脉冲成像模式进行处理；否则采用DBS成像模式进行处理；将两种处理方法得到的图像结果非相参积累，拼接后得到完整图像。与传统方法相比较，本发明专利技术的创新点在于：利用比幅单脉冲成像技术解决了波束前视情况下DBS方法无能为力的窘境。保留了波束侧视情况下传统DBS成像方法的高锐化比，即高分辨率，避免了单独使用单脉冲成像技术成像分辨率的不足。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一种属于机载雷达成像
，具体涉及一种侧视多普勒波束锐化与前视单脉冲复合成像方法，针对机载雷达进行成像时，复合利用多普勒波束锐化技术和单脉冲成像技术拼接出全扫描区域的高质量图像。
技术介绍
在雷达成像
，多普勒波束锐化(DBS)技术应用广泛。它利用载机平台相对于地面杂波的方位向运动产生的多普勒频率变化来提高方位向的分辨力。但是当雷达波束指向前视成像区域时，地面杂波的方位向运动产生的多普勒频率变化范围很小，即多普勒频率展宽很小，形成前视成像盲区。单脉冲技术主要应用于雷达精确测角，单脉冲成像是利用单脉冲测角技术测得每个散射点的角度信息而完成成像的方法，它的图像分辨率与多普勒没有关系，只与雷达波束形状及回波信噪比有关，不受成像区域的限制。目前应用DBS技术的成像系统很多，工程实现了的单脉冲成像系统国外有一些，国内目前寥寥无几，将两者复合应用的雷达成像系统则没有。
技术实现思路
为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种侧视多普勒波束锐化与前视单脉冲复合成像方法，提供一种结构合理，既工程实现简单，又能够显著改善成像效果的复合雷达成像方法。一种侧视多普勒波束锐化与前视单脉冲复合成像方法，其特征在于：FPGA通过RocketIO接收外部传送的ΣΔ两路基带数据，FPGA与DSP之间通过总线和链路口连接，步骤如下：步骤1：对接受的ΣΔ两路基带数据，按照发送的格式进行解析，得到帧头数据和回波数据，并在FPGA中对回波数据进行频域距离维数字脉冲压缩，得到有效脉冲压缩数据：处理完成后的有效距离维单元数M，距离维分辨率c/2β，其中：c为光速，β为信号带宽；步骤2：对帧头信息中的天线伺服方位角进行判读，当天线伺服方位角落入±15°时，采用前视比幅单脉冲成像模式进行处理；否则采用DBS成像模式进行处理；所述前视比幅单脉冲成像模式：1、将脉冲压缩处理后的数据通过链路口送入DSP，在DSP中建立当前波束各个散射点存储矩阵为M*K，M为表示距离维的单元个数，K为将3dB波束宽度的等分的数，sigledmc＝θ3dB/K为每个通道对应的角度值，写入帧头，该值用于后述前视区域的图像拼接；2、利用ΣΔ两路脉压数据对当前散射点依次比幅单脉冲测角，根据差和比幅度曲线获知角误差angle_amp＝sumabs/subabs，根据差和比相位曲线获知角误差符号angle_sign＝subreal*sumreal+subimag*sumimag，以角误差和角误差符号作为角误差值；将当前天线伺服方位角与角误差值相加，获得当前散射点的准确角度值angle＝θfw+kk*angle_sign*angle_amp；其中sumabs，subabs为和幅度，差幅度，sumreal，sumimag，subreal，subimag为和实虚部，差实虚部，kk为差和比斜率；3、根据测准确角值确定M*K存储矩阵中的行，根据已知的距离确定M*K存储矩阵中的列，将散射点的幅度值填入该行列对应的单元；处理±15°所有波束的所有距离维单元后，得到波束的数据矩阵；对数据矩阵进行量化处理，动态范围保留8位；所述DBS成像模式：1、对脉冲压缩后的ΣΔ两路数据进行相参积累FFT处理，方位向的分辨率为fprf/N，fprf为雷达重复频率，N为相参积累点数；2、利用帧头数据中的惯导信息与伺服信息估算出杂波谱中心与杂波谱宽，杂波谱中心估计公式：fdc=2*((veast2+vnorth2)*cos(θfw+θel+θpl)*cos(θfy-θhg))/λ]]>杂波谱宽估计公式：Δfdc=2*((veast2+vnorth2)*θ3dB*sin(θfw+θel+θpl)*cos(θfy-θhg))/λ]]>其中，veast、vnorth为载机东速、北速，θfw、θel、θpl、θfy、θhg、λ、θ3dB分别为天线伺服方位角、电波束指向角、载机偏流角、波束俯仰角、载机横滚角、波长、3dB波束宽度；将估计的杂波谱中心换算成对应的方位维多普勒通道号，用于方位维FFT后的杂波谱中心搬移；估计的杂波谱宽换算成多普勒通道数numΔfdc，按照公式sigle_dbs＝θ3dB/numΔfdc计算每个通道对应的角度值，写入帧头，该值用于后述侧视区域的图像拼接；3、将杂波谱中心两侧[-N/8,N/8]的方位向数据进行量化处理，动态范围保留8位；步骤3：将两种处理方法得到的图像结果非相参积累，拼接后得到完整图像。所述数据量化公式：datalh＝(255*datays/(lh_yz*dataall_aver))取整，其中datalh为量化后的8位数据，datays为当前待量化数据，dataall_aver为待量化所有数据的均值，lh_yz为量化因子，该因子决定了数据的量化区间。本专利技术提出的一种侧视多普勒波束锐化与前视单脉冲复合成像方法，对接受的ΣΔ两路基带数据，按照发送的格式进行解析，得到帧头数据：对帧头信息中的天线伺服方位角进行判读，当天线伺服方位角落入±15°时，采用前视比幅单脉冲成像模式进行处理；否则采用DBS成像模式进行处理；将两种处理方法得到的图像结果非相参积累，拼接后得到完整图像。与传统方法相比较，本专利技术的创新点在于：1、利用比幅单脉冲成像技术解决了波束前视情况下DBS方法无能为力的窘境。2、保留了波束侧视情况下传统DBS成像方法的高锐化比，即高分辨率，避免了单独使用单脉冲成像技术成像分辨率的不足。附图说明图1：复合成像系统处理流程图图2：比幅单脉冲成像子系统实现框图图3：DBS成像子系统实现框图具体实施方式现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述：本专利技术实现的硬件平台以一块运算处理板及一块单板机为例。运算处理板上包括一块Xilinx FPGA-V6lx315t(其外挂4片DDR3，4片QDRII+)，还包括两块AD公司的TigerShack-201DSP，FPGA通过RocketIO接收外部传送的ΣΔ两路基带数据，FPGA与DSP之间通过总线和链路口连接。同时FPGA通过PCIE与单板机连接，单板机为X86构架。步骤1：对接受的ΣΔ两路基带数据进行解析，包括帧头数据和回波数据，并在FPGA中对其进行频域距离向数字脉冲压缩，距离向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种侧视多普勒波束锐化与前视单脉冲复合成像方法，其特征在于：FPGA通过RocketIO接收外部传送的ΣΔ两路基带数据，FPGA与DSP之间通过总线和链路口连接，步骤如下：步骤1：对接受的ΣΔ两路基带数据，按照发送的格式进行解析，得到帧头数据和回波数据，并在FPGA中对回波数据进行频域距离维数字脉冲压缩，得到有效脉冲压缩数据：处理完成后的有效距离维单元数M，距离维分辨率c/2β，其中：c为光速，β为信号带宽；步骤2：对帧头信息中的天线伺服方位角进行判读，当天线伺服方位角落入±15°时，采用前视比幅单脉冲成像模式进行处理；否则采用DBS成像模式进行处理；所述前视比幅单脉冲成像模式：1、将脉冲压缩处理后的数据通过链路口送入DSP，在DSP中建立当前波束各个散射点存储矩阵为M*K，M为表示距离维的单元个数，K为将3dB波束宽度的等分的数，sigledmc＝θ3dB/K为每个通道对应的角度值，写入帧头，该值用于后述前视区域的图像拼接；2、利用ΣΔ两路脉压数据对当前散射点依次比幅单脉冲测角，根据差和比幅度曲线获知角误差angle_amp＝sumabs/subabs，根据差和比相位曲线获知角误差符号angle_sign＝subreal*sumreal+subimag*sumimag，以角误差和角误差符号作为角误差值；将当前天线伺服方位角与角误差值相加，获得当前散射点的准确角度值angle＝θfw+kk*angle_sign*angle_amp；其中sumabs，subabs为和幅度，差幅度，sumreal，sumimag，subreal，subimag为和实虚部，差实虚部，kk为差和比斜率；3、根据测准确角值确定M*K存储矩阵中的行，根据已知的距离确定M*K存储矩阵中的列，将散射点的幅度值填入该行列对应的单元；处理±15°所有波束的所有距离维单元后，得到波束的数据矩阵；对数据矩阵进行量化处理，动态范围保留8位；所述DBS成像模式：1、对脉冲压缩后的ΣΔ两路数据进行相参积累FFT处理，方位向的分辨率为fprf/N，fprf为雷达重复频率，N为相参积累点数；2、利用帧头数据中的惯导信息与伺服信息估算出杂波谱中心与杂波谱宽，杂波谱中心估计公式：fdc=2*(veast2+vnorth2*cos(θfw+θel+θpl)*cos(θfy-θhg))/λ]]>杂波谱宽估计公式：Δfdc=2*(veast2+vnorth2*θ3dB*cos(θfw+θel+θpl)*cos(θfy-θhg))/λ]]>其中，veast、vnorth为载机东速、北速，θfw、θel、θpl、θfy、θhg、λ、θ3dB分别为天线伺服方位角、电波束指向角、载机偏流角、波束俯仰角、载机横滚角、波长、3dB波束宽度；将估计的杂波谱中心换算成对应的方位维多普勒通道号，用于方位维FFT后的杂波谱中心搬移；估计的杂波谱宽换算成多普勒通道数numΔfdc，按照公式sigle_dbs＝θ3dB/numΔfdc计算每个通道对应的角度值，写入帧头，该值用于后述侧视区域的图像拼接；3、将杂波谱中心两侧[‑N/8,N/8]的方位向数据进行量化处理，动态范围保留8位；步骤3：将两种处理方法得到的图像结果非相参积累，拼接后得到完整图像。...

【技术特征摘要】
1.一种侧视多普勒波束锐化与前视单脉冲复合成像方法，其特征在于：FPGA通过
RocketIO接收外部传送的ΣΔ两路基带数据，FPGA与DSP之间通过总线和链路
口连接，步骤如下：
步骤1：对接受的ΣΔ两路基带数据，按照发送的格式进行解析，得到帧头数据和
回波数据，并在FPGA中对回波数据进行频域距离维数字脉冲压缩，得到有效脉冲压
缩数据：处理完成后的有效距离维单元数M，距离维分辨率c/2β，其中：c为光速，
β为信号带宽；
步骤2：对帧头信息中的天线伺服方位角进行判读，当天线伺服方位角落入±15°时，
采用前视比幅单脉冲成像模式进行处理；否则采用DBS成像模式进行处理；
所述前视比幅单脉冲成像模式：
1、将脉冲压缩处理后的数据通过链路口送入DSP，在DSP中建立当前波束各个
散射点存储矩阵为M*K，M为表示距离维的单元个数，K为将3dB波束宽度的等分
的数，sigledmc＝θ3dB/K为每个通道对应的角度值，写入帧头，该值用于后述前视区域
的图像拼接；
2、利用ΣΔ两路脉压数据对当前散射点依次比幅单脉冲测角，根据差和比幅度曲
线获知角误差angle_amp＝sumabs/subabs，根据差和比相位曲线获知角误差符号
angle_sign＝subreal*sumreal+subimag*sumimag，以角误差和角误差符号作为角误差值；
将当前天线伺服方位角与角误差值相加，获得当前散射点的准确角度值
angle＝θfw+kk*angle_sign*angle_amp；
其中sumabs，subabs为和幅度，差幅度，sumreal，sumimag，subreal，subimag为和实虚部，
差实虚部，kk为差和比斜率；
3、根据测准确角值确定M*K存储矩阵中的行，根据已知的距离确定M*K存储
矩阵中的列，将散射点的幅度值填入该行列对应的单元；
处理±15°所有波束的所有距离维单元后，得到波束的数据矩阵；对数据矩阵进行
量化...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷刚，向聪，罗丁利，张涛，李涛，
申请(专利权)人：西安电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61