本发明专利技术提供一种校正天线方向图影响的雷达成像数据预处理方法。技术方案包括下述步骤：第一步，利用已知点目标计算天线方向特性函数。第二步，利用天线方向特性函数构造滤波器。第三步，回波数据处理。以上步骤就完成了对回波信号的校正，随后可以利用成像算法进行成像，得到高分辨成像结果。本发明专利技术能够有效提高成像分辨率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于雷达
，特别涉及雷达成像数据预处理技术，涉及一种在成像 前对回波数据进行处理，以校正天线方向图对成像分辨率影响的方法。
技术介绍
利用雷达成像技术可从难以解译的回波数据中还原出目标的电磁散射分布函数， 重建符合视觉观感的目标区域实际图像，从而直接反映目标的几何形态和电磁散射特性， 其良好的可视化特性对提高分辨能力目标、降低判读难度、减少对专业知识的依赖性具有 重要意义。目前雷达成像技术已广泛应用于军事和民用领域。 在雷达成像技术中，成像分辨率无疑是最关键和最重要的性能指标。在实际的雷 达系统中，影响成像分辨率的因素较多，其中天线方向图是一个重要影响因素。 已有的研宄指出，天线的方向图可能会导致成像分辨率下降。例如文献"WangBQ,LiXG.NearRangeMillimeterWaveRadiometerPassiveImageHigh ResolutionRestoration, 2008GlobalSymposiumonMillimeterWaves,Nanjing,C hina，2008:325-328. "指出天线的方向图相当于一个低通滤波器，它会抑制回波的高波数 分量，减少波数域支撑区的宽度，从而导致分辨率下降。值得注意的是探地雷达（Ground PenetratingRadar，GPR)、穿墙雷达（Through-the-WallRadar，TWR)、全息穿透雷达 (HolographicSubsurfaceRadar，HSR)等类型的雷达往往采用宽波束天线，波束范围内增 益有一定的起伏，天线方向图对成像性能的影响尤其不可忽略。 如何去除天线方向图的影响，提高雷达成像分辨率，就成为了一个重要的问题。 文献"邹鲲.低频UWBSAR天线方向图频域校正.信号处理，2006,22(5):645-647" 提出了校正机载SAR天线方向图提高分辨率的方法，但是这种方法是建立在远场条件 下，并不适用于探地雷达、穿墙雷达、全息穿透雷达等的近场成像情况。文献"Kojima T,MochizukiS,Togo,etal.High-resolutionmillimeter-wavenear-fieldimaging withreconstructionalgorithmbasedonantenna-radiation-patterndeconvolution processing.Proceedingsofthe2012APMC，Kaohsiung,China, 2012:679-681."提出 了去除近场条件下天线方向图影响的算法，但没有提供估计天线方向图的方法。从已公开 的预处理技术来看，并未有效解决天线方向图的影响问题，仍是制约成像分辨率的一大因 素。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决雷达天线方向图导致成像分辨率下降的问题，尤其对影响 较严重的近场成像情况，提出一种基于天线方向图的雷达成像数据预处理方法，能够有效 提高成像分辨率。 本专利技术采取如下技术方案： 第一步，利用已知点目标计算天线方向特性函数。 设已知点目标位于雷达系统的近场区，其位置坐标为（0,0，Z(I)。设雷达系统按照 行列等间隔的方式进行扫描，采集到的回波数据为s(Xi,yp,i= 1…M,j= 1…N，其中，M 和N分别为扫描的行数和列数，其取值根据具体的雷达系统确定。 将s(Xi，yj)幅度归一化后得到归一化的方向性函数a(Xi，yj)，利用下式计算方向 性函数的频域表达式:【主权项】1. 一种基于天线方向图的雷达成像数据预处理方法，其特征在于，包括下述步骤： 第一步，利用已知点目标计算天线方向特性函数： 设已知点目标位于雷达系统的近场区，其位置坐标为（〇,〇, Ztl);设雷达系统按照行列 等间隔的方式进行扫描，采集到的回波数据为s(Xi, yj), i = 1···Μ, j = Ρ··Ν，其中，M和N 分别为扫描的行数和列数，其取值根据具体的雷达系统确定； 将s (Xi，yj)幅度归一化后得到归一化的方向性函数a(Xi，yj)，利用下式计算方向性函 数的频域表达式 4,,):式中，&和Av分别为傅里叶变换 Xi yj 为波数，&为发射信号中心频率，V为雷达信号在传播介质中的波速，为点目标到雷达系统接收天线的距离； 第二步，利用天线方向特性函数构造滤波器； 利用下式计算滤波器G(kx，ky):式中，A#(kx，ky)表示天线方向特性函数的共轭函数，Tl是一个正常数，取值为回波信号 信噪比的倒数； 第三步，回波数据处理： 设待处理的雷达回波数据表示为Sd (Xi，yP，利用傅里叶变换将Sd (Xi，yP变换到二维波 数域得到频谱Sd(kx，ky); 利用下式计算校正后的回波信号Se(kx，ky): Sc (kx, ky) = G (kx, ky) Sd (kx, ky)(公式三） 将校正后的回波信号Se(kx，ky)利用逆傅里叶变换回空域，得到预处理结果。【专利摘要】本专利技术提供。技术方案包括下述步骤：第一步，利用已知点目标计算天线方向特性函数。第二步，利用天线方向特性函数构造滤波器。第三步，回波数据处理。以上步骤就完成了对回波信号的校正，随后可以利用成像算法进行成像，得到高分辨成像结果。本专利技术能够有效提高成像分辨率。【IPC分类】G01S13-89【公开号】CN104535999【申请号】CN201510000539【专利技术人】黄春琳, 陆珉, 粟毅, 宋晓骥, 朱宇涛, 李禹 , 唐涛 【申请人】中国人民解放军国防科学技术大学【公开日】2015年4月22日【申请日】2015年1月2日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于天线方向图的雷达成像数据预处理方法，其特征在于，包括下述步骤：第一步，利用已知点目标计算天线方向特性函数：设已知点目标位于雷达系统的近场区，其位置坐标为(0,0,z0)；设雷达系统按照行列等间隔的方式进行扫描，采集到的回波数据为s(xi,yj),i＝1…M,j＝1…N，其中，M和N分别为扫描的行数和列数，其取值根据具体的雷达系统确定；将s(xi,yj)幅度归一化后得到归一化的方向性函数a(xi,yj)，利用下式计算方向性函数的频域表达式A(kxi,kyj)=a(xi,yj)]]> (公式一)式中，和分别为xi的yj傅里叶变换，kxi=-2kxiR,kyj=-2kyiR,k=2πf0v]]>为波数，f0为发射信号中心频率，v为雷达信号在传播介质中的波速，为点目标到雷达系统接收天线的距离；第二步，利用天线方向特性函数构造滤波器；利用下式计算滤波器G(kx,ky)：G(kx,ky)=A*(kx,ky)|A(kx,ky)|2+η]]> (公式二)式中，A*(kx,ky)表示天线方向特性函数的共轭函数，η是一个正常数，取值为回波信号信噪比的倒数；第三步，回波数据处理：设待处理的雷达回波数据表示为sd(xi,yj)，利用傅里叶变换将sd(xi,yj)变换到二维波数域得到频谱Sd(kx,ky)；利用下式计算校正后的回波信号Sc(kx,ky)：Sc(kx,ky)＝G(kx，ky)Sd(kx,ky) (公式三)将校正后的回波信号Sc(kx,ky)利用逆傅里叶变换回空域，得到预处理结果。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄春琳，陆珉，粟毅，宋晓骥，朱宇涛，李禹，唐涛，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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