一种雷达及使用该雷达进行目标探测的方法技术

本发明专利技术涉及一种雷达及使用该雷达进行目标探测的方法，包括天线、接收系统、发射系统以及短轨道；所述短轨道上设置有能在其上往复运动的接收系统；或发射系统；或接收系统和发射系统。本发明专利技术具有如下优点：1.大幅提高了扫描速度，缩短了轨道长度，降低了机械复杂程度，降低了功耗，提高了扫描速度；相对于阵列式合成孔径雷达，提高了探测距离，提高了成像分辨率。2.大幅提高了合成孔径雷达成像速度，降低了成像算法对资源的要求，本发明专利技术采用了天线模拟阵列角度快速寻找的方法进行成像，不但大大加快了成像速度，也节约了内存资源，便于实时监测。便于实时监测。便于实时监测。

【技术实现步骤摘要】
一种雷达及使用该雷达进行目标探测的方法


[0001]本专利技术涉及遥感信息领域，尤其是涉及一种雷达及使用该雷达进行目标探测的方法。

技术介绍

[0002]雷达干涉测量是一种重要的精密测量手段。微波雷达具有穿透性好，距离远，精度高等优点，广泛用于防灾减灾和构筑物变形监测。由于单个固定实孔径雷达不具备方位向分辨率，因此在实际中常常使用合成孔径雷达来实现方位向分辨率，从而获取目标的位置。合成孔径雷达的数据量比单个固定实孔径雷达庞大，而且处理方式更加复杂。目前的合成孔径方式一般为轨道式、旋转式、MIMO。最经典的模式就是轨道式，其技术极为成熟，工作稳定，精度高。但由于轨道长度与方位向分辨率直接相关，为了达到一定的方位向分辨率，轨道长度必须足够长，而由于机械原因，雷达沿着轨道的运行速度是有限的，因此轨道越长，扫描一次的时间越长，也就是扫描周期变长，监测频率降低，这样就无法捕捉到瞬间的位移，对于桥梁、建筑等目标的监测效果就会降低，长轨道的体积和重量也都较大。对于旋转式合成孔径雷达也有同样的问题。而MIMO方式的雷达，虽然可以达到很高的监测频率，但是由于天线间距和天线尺寸是一对矛盾，而天线尺寸直接影响了天线增益，进而影响了观测距离，而天线间距影响的是成像质量。除此以外，目前常用的合成孔径雷达成像算法效率较低，不利于实时观测。

技术实现思路

[0003]本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
[0004]一种雷达，包括天线、接收系统、发射系统，其特征在于，还包括短轨道；
[0005]所述短轨道上设置有能在其上往复运动的接收系统；
[0006]或短轨道上设置有能在其上往复运动的发射系统；
[0007]在上述的一种雷达，所述短轨道上设置有能在其上往复运动的接收系统，且短轨道的长度大于或等于天线的间距。
[0008]在上述的一种雷达，所述短轨道上设置有能在其上往复运动的发射系统，且短轨道的长度大于或等于天线的间距。
[0009]在上述的一种雷达，短轨道上同时设置有能在其上往复运动的接收系统和发射系统，且短轨道的长度大于或等于(天线的间距)/2。
[0010]一种使用雷达进行目标探测的方法，其特征在于，包括
[0011]进行数据采集，得到按照采集空间顺序排列的原始雷达回波数据；
[0012]将原始雷达回波数据进行天线阵列相位成型的聚焦成像，即对原始雷达回波数据进行傅里叶变换得到由转换为频率域的数组构成的雷达回波数据；
[0013]用设定的天线相位延迟参数对数组做延迟校正，得到校正后的雷达回波数据；
[0014]对校正后的数据做空域傅里叶变换得到转换后的雷达回波数据；
[0015]确定转换后的雷达回波数据的表示的方位向的实际角度,得到图像。
[0016]在上述的目标探测方法，数据采集时，定义轨道的移动区间为天线间距a，移动步数为k，使轨道移动间隔d小于波长λ，设置d小于λ/10；
[0017]开始采集数据时，轨道带动发射天线或带动接收天线，由起始点，每次移动d，雷达扫描一次，采集一次数据，直到终点，此时轨道移动了a距离；采集到的数据存储为：
[0018]起始位置0*d：A
1,1
，A
2,1
，A
3,1
……
A
n,1
,
[0019]轨道位置1*d：A
1,2
，A
2,2
，A
3,2
……
A
n,2
,
[0020]轨道位置2*d:A
1,3
，A
2,3
，A
3,3
……
A
n,3
,
[0021]……
[0022]结束位置(k
‑
1)*d＝a:A
1,k
，A
2,k
，A
3,k
……
A
n,k
[0023]其中每一个单元A都是一个数组，该数组的长度与扫描时间有关，如果扫描时间为t，采样率为sp，则数组长度为t和sp的乘积；每一行是轨道停留在一个位置时候的一次雷达扫描，每一列对应一个接收天线，n为接收天线个数，k为移动的步数，也就是得到了k行n列个数组，每个数组的长度为t*sp；
[0024]从左上角开始，由上至下，然后由左至右，逐个取出这个数组矩阵中的A元素，重新组织这些原始数据，展开成一维：
[0025]A
1,1
，A
1,2
，A
1,3
，
……
A
1,k
，
[0026]A
2,1
，A
2,2
，A
2,3
，
……
A
2,k
，
[0027]…………
[0028]A
n,1
,A
n,2
,A
n,3
……
A
n,k
[0029]至此得到了按照采集空间顺序排列的n*k个原始雷达回波数据，每个回波数据长度为t*sp；因为每个A实际上是一个t*sp长度的数组：
[0030]A＝B(1，2，3，4，5
……
t*sp)
[0031]因此如果将每个A元素展开为B，以上一维数组其实是一个第一维n*k，第二维t*sp的数组B：
[0032]B
1,1
，B
1,2
，B
1,3
，B
1,4
，
……
B
1，t*sp
，
[0033]B
2,1
，B
2,2
，B
2,3
，B
2,4
，
……
B
2，t*sp
，
[0034]B
3,1
，B
3,2
，B
3,3
，B
3,4
，
……
B
3，t*sp
，
[0035]……
[0036]B
n*k,1
，B
n*k,2
，B
n*k,3
，B
n*k,4
，
……
B
n*k,t*sp
[0037]这个数据和用轨道长度为a*n的单接收天线轨道雷达得到的数据是等效的，观测周期缩短为传统轨道雷达的1/n。
[0038]在上述的目标探测方法，数对原始观测数据进行天线阵列相位成型的聚焦成像的具体方法是
[0039]首先对数组B的每一行进行傅里叶变换，以便将每一行由原始信息的时间域转换到频率域：
[0040]F＝fft(B)
[0041]得到新的数组：
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种雷达，包括天线、接收系统、发射系统，其特征在于，还包括短轨道；所述短轨道上设置有能在其上往复运动的接收系统；或短轨道上设置有能在其上往复运动的发射系统。2.根据权利要求1所述的一种雷达，其特征在于，所述短轨道上设置有能在其上往复运动的接收系统，且短轨道的长度大于或等于天线的间距。3.根据权利要求1所述的一种雷达，其特征在于，所述短轨道上设置有能在其上往复运动的发射系统，且短轨道的长度大于或等于天线的间距。4.根据权利要求1所述的一种雷达，其特征在于，短轨道上同时设置有能在其上往复运动的接收系统和发射系统，且短轨道的长度大于或等于(天线的间距)/2。5.一种使用权利要求1所述的雷达进行目标探测的方法，其特征在于，包括进行数据采集，得到按照采集空间顺序排列的原始雷达回波数据；将原始雷达回波数据进行天线阵列相位成型的聚焦成像，即对原始雷达回波数据进行傅里叶变换得到由转换为频率域的数组构成的雷达回波数据；用设定的天线相位延迟参数对数组做延迟校正，得到校正后的雷达回波数据；对校正后的数据做空域傅里叶变换得到转换后的雷达回波数据；确定转换后的雷达回波数据的表示的方位向的实际角度,得到图像。6.根据权利要求5所述的目标探测方法，其特征在于，数据采集时，定义轨道的移动区间为天线间距a，移动步数为k，使轨道移动间隔d小于波长λ，设置d小于λ/10；开始采集数据时，轨道带动发射天线或带动接收天线，由起始点，每次移动d，雷达扫描一次，采集一次数据，直到终点，此时轨道移动了a距离；采集到的数据存储为：起始位置0*d：A
1,1
，A
2,1
，A
3,1
……
A
n,1
,轨道位置1*d：A
1,2
，A
2,2
，A
3,2
……
A
n,2
,轨道位置2*d:A
1,3
，A
2,3
，A
3,3
……
A
n,3
,
……
结束位置(k
‑
1)*d＝a:A
1,k
，A
2,k
，A
3,k
……
A
n,k
其中每一个单元A都是一个数组，该数组的长度与扫描时间有关，如果扫描时间为t，采样率为sp，则数组长度为t和sp的乘积；每一行是轨道停留在一个位置时候的一次雷达扫描，每一列对应一个接收天线，n为接收天线个数，k为移动的步数，也就是得到了k行n列个数组，每个数组的长度为t*sp；从左上角开始，由上至下，然后由左至右，逐个取出这个数组矩阵中的A元素，重新组织这些原始数据，展开成一维：A
1,1
，A
1,2
，A
1,3
，
……
A
1,k
，A
2,1
，A
2,2
，A
2,3
，
……
A
2,k
，
…………
A
n,1
,A
n,2
,A
n,3
……
A
n,k
至此得到了按照采集空间顺序排列的n*k个原始雷达回波数据，每个回波数据长度为t*sp；因为每个A实际上是一个t*sp长度的数组：A＝B(1，2，3，4，5
……
t*sp)因此如果将每个A元素展开为B，以上一维数组其实是一个第一维n*k，第二维t*sp的数
组B：B
1,1
，B
1,2
，B
1,3
，B
1,4
，
……
B
1，t*sp
，B
2,1
，B
2,2
，B
2,3
，B
2,4
，
……
B
2，t*sp
，B
3,1
，B
3,2
，B
3,3
，B
3,4
，
……
B
3，t*sp
，
……
B
n*k,1
，B
n*k,2
，B
n*k,3
，B
n*k,4
，
……
B
n*k,t*sp
这个数据和用轨道长度为a*n的单接收天线轨道雷达得到的数据是等效的，观测周期缩短为传统轨道雷达的1/n。7.根据权利要求5所述的目标探测方法，其特征在于，对原始观测数据进行天线阵列相位成型的聚焦成像的具体方法是首先对数组B的每一行进行傅里叶变换，以便将每一行由原始信息的时间域转换到频率域：F＝fft(B)得到新的数组：F
1,1
，F
1,2
，F
1,3
，F
1,4
，
……
F
1，t*sp
，F
2,1
，F
2,2
，F
2,3
，F
2,4
，
……
F
2，t*sp
，F
3,1
，F
3,2
，F
3,3
，F<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，邹进贵，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：