车载合成孔径雷达快速条带成像方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了车载合成孔径雷达快速条带成像方法与系统，包括：获取雷达系统的回波数据，对所述回波数据做距离维脉冲压缩，得到高分辨距离像；对速度进行估计，并进行多普勒中心频率计算，得到波束中心线上目标的多普勒频率；对所述高分辨距离像的每帧图做方位维FFT，依次提取每帧中多普勒中心频率的数据进行全景估计，得到车载SAR成像场景的条带图；对所述条带图的坐标进行均匀校正，得到尺寸均匀的条带图；对所述尺寸均匀的条带图进行形变校正，得到包含车载全部数据信息的条带合成孔径雷达图像。本发明专利技术使成像时间大大缩短，得到了包含车载SAR成像场景全部数据信息的条带图，弥补了现有实时SAR成像算法无法快速观测车载SAR全部数据信息的不足。SAR全部数据信息的不足。SAR全部数据信息的不足。

【技术实现步骤摘要】
车载合成孔径雷达快速条带成像方法和系统


[0001]本专利技术涉及信号处理
，尤其涉及车载合成孔径雷达快速条带成像方法、系统、智能终端及存储介质。

技术介绍

[0002]后向投影算法(Back Projection Algorithm)是基于时域处理的一种逐点成像的雷达算法，通过计算双程延时将对应信号进行相干累加，获得高分辨率SAR(合成孔径雷达)图像，但其运算数据量比较大，存在冗余的现象，导致计算效率低下。为了尽可能缩短成像时间，得到通过降低SAR 图像质量来提高运算效率的瞬时SAR成像算法。瞬时SAR成像算法(2D
‑ꢀ
FFT)采用子孔径成像，其特点是子孔径对应时间足够短。该方法通过对原始回波数据做两次FFT，再进行坐标转换将距离多普勒数据转换为距离方位数据，来实现成像场景的瞬时SAR图像。其中，两次FFT是指对差频信号做FFT得到距离维脉冲压缩数据，方位维做FFT得到距离多普勒数据。
[0003]瞬时SAR成像算法的优势是满足车载实时性的要求，但是现有技术中的车载合成孔径雷达成像技术每次成像区域只有一个扇形，每次只能获取到单个扇形内的目标信息，无法得到整个车载SAR成像场景的长条带信息。雷达工作在正侧视模式下，无法提前感知道路环境，严重限制实际自动驾驶应用。
[0004]因此，现有技术还有待改进和提高。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种车载合成孔径雷达快速条带成像方法、系统、智能终端及存储介质，旨在解决现有实时SAR成像技术，每帧SAR图的目标信息较少无法快速得到车载SAR成像场景的长条带信息的技术问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术第一方面提供一种车载合成孔径雷达快速条带成像方法，上述方法包括：
[0007]一种车载合成孔径雷达快速条带成像方法，其中，所述方法包括：
[0008]获取雷达系统的回波数据，对所述回波数据做距离维脉冲压缩，得到高分辨距离像；
[0009]基于得到的高分辨距离像，对速度进行估计，并进行多普勒中心频率计算，得到波束中心线上目标的多普勒频率；
[0010]对所述高分辨距离像的每帧图做方位维FFT，依次提取每帧中多普勒中心频率的数据进行全景估计，得到车载SAR成像场景的条带图；
[0011]对所述条带图的坐标进行均匀校正，得到尺寸均匀的条带图；
[0012]对所述尺寸均匀的条带图进行形变校正，得到包含车载全部数据信息的条带合成孔径雷达图像。
[0013]所述的车载合成孔径雷达快速条带成像方法，其中，所述获取雷达系统的回波数
据，对所述回波数据做距离维脉冲压缩，得到高分辨距离像的步骤包括：
[0014]启动雷达系统进行图像采集，获取雷达系统的回波数据M
×
N，其中 M对应距离维数据量，N对应方位维数据量；
[0015]对所述回波数据做距离维脉冲压缩，得到高分辨距离像，其中，所述距离维脉冲压缩的方法包括匹配滤波和解线频调。
[0016]所述的车载合成孔径雷达快速条带成像方法，其中，所述基于得到的高分辨距离像，对速度进行估计，并进行多普勒中心频率计算，得到波束中心线上目标的多普勒频率的步骤包括：
[0017]将得到的高分辨距离像采用子孔径成像方式进行划分后得到(N
‑
n)/s 帧合成孔径雷达图像；
[0018]通过车速传感器或速度估计算法测出当前速度值，每n个点取一个速度平均值，即n个回波对应一个速度值；
[0019]根据平均速度值v和斜视角θ计算波束中心线的目标的多普勒频率；在多普勒频率坐标轴上估计频偏点数，得到斜视下的多普勒中心频率。
[0020]所述的车载合成孔径雷达快速条带成像方法，其中，所述对所述高分辨距离像的每帧图做方位维FFT，依次提取每帧中多普勒中心频率的数据进行全景估计，得到车载SAR成像场景的条带图的步骤包括：
[0021]基于得到的(N
‑
n)/s帧SAR图像和多普勒中心频率，对第一帧图做方位维FFT，提取第ID列的数据作为条带图的第一列，对第二帧图做方位维 FFT，提取第ID列的数据作为条带图的第二列，以此类推，得到一帧包含车载SAR成像场景全部数据信息的图像；
[0022]在正侧视下时，依次提取每帧图零多普勒单元的数据进行全景重构，得到车载SAR成像场景的条带图。
[0023]所述的车载合成孔径雷达快速条带成像方法，其中，所述对所述条带图的坐标进行均匀校正，得到尺寸均匀的条带图的步骤包括：
[0024]定义处理每帧图的时间间隔为t＝s/PRF，设每帧图对应的速度为v
f
，校正后的条带图相邻两列数据的距离值为Δx，校正后的条带图的脉冲重复频率为RPF
eq
，其中，PRF
eq
＝PRF/s；
[0025]条带图相邻两列数据的距离值为tv
f
,进行横坐标转换，得到坐标校正后的条带图，所述条带图的多普勒频率区间为f
aeq
＝[
‑
PRF
eq
/2,PRF
eq
/2]。
[0026]所述的车载合成孔径雷达快速条带成像方法，其中，所述对所述尺寸均匀的条带图进行形变校正，得到包含车载全部数据信息的条带合成孔径雷达图像的步骤具体包括：
[0027]根据目标与雷达的斜视角度，对所述尺寸均匀的条带图的左右两侧进行对应的补零操作；
[0028]通过时域平移或频域补偿位移函数的方式对补零后的条带图进行斜视校正，根据横纵坐标的距离信息和斜视角，估计每行进行循环移位的最优点数；并计算出移位时延，对每个距离向时刻的数据进行位移补偿；得到斜视校正后的条带SAR图。
[0029]一种车载合成孔径雷达快速条带成像系统，其中，所述系统包括：
[0030]获取与压缩处理模块，用于获取雷达系统的回波数据，对所述回波数据做距离维脉冲压缩，得到高分辨距离像；
[0031]速度估计模块，用于基于得到的高分辨距离像，对速度进行估计，并进行多普勒中心频率计算，得到波束中心线上目标的多普勒频率；
[0032]方位维处理与全景估计模块，用于对所述高分辨距离像的每帧图做方位维FFT，依次提取每帧中多普勒中心频率的数据进行全景估计，得到车载SAR成像场景的条带图；
[0033]均匀校正模块，用于对所述条带图的坐标进行均匀校正，得到尺寸均匀的条带图；
[0034]形变校正模块，用于对所述尺寸均匀的条带图进行形变校正，得到包含车载全部数据信息的条带合成孔径雷达图像。
[0035]一种智能终端，其中，包括有存储器，以及一个或者一个以上的程序，其中一个或者一个以上程序存储于存储器中，且经配置以由一个或者一个以上处理器执行所述一个或者一个以上程序包含用于执行任意一项所述的方法。
[0036]一种非临时性计算机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车载合成孔径雷达快速条带成像方法，其特征在于，所述方法包括：获取雷达系统的回波数据，对所述回波数据做距离维脉冲压缩，得到高分辨距离像；基于得到的高分辨距离像，对速度进行估计，并进行多普勒中心频率计算，得到波束中心线上目标的多普勒频率；对所述高分辨距离像的每帧图做方位维FFT，依次提取每帧中多普勒中心频率的数据进行全景估计，得到车载SAR成像场景的条带图；对所述条带图的坐标进行均匀校正，得到尺寸均匀的条带图；对所述尺寸均匀的条带图进行形变校正，得到包含车载全部数据信息的条带合成孔径雷达图像。2.根据权利要求1所述的车载合成孔径雷达快速条带成像方法，其特征在于，所述获取雷达系统的回波数据，对所述回波数据做距离维脉冲压缩，得到高分辨距离像的步骤包括：启动雷达系统进行图像采集，获取雷达系统的回波数据M
×
N，其中M对应距离维数据量，N对应方位维数据量；对所述回波数据做距离维脉冲压缩，得到高分辨距离像，其中，所述距离维脉冲压缩的方法包括匹配滤波和解线频调。3.根据权利要求1所述的车载合成孔径雷达快速条带成像方法，其特征在于，所述基于得到的高分辨距离像，对速度进行估计，并进行多普勒中心频率计算，得到波束中心线上目标的多普勒频率的步骤包括：将得到的高分辨距离像按子孔径划分后得到(N
‑
n)/s帧合成孔径雷达图像；通过车速传感器或速度估计算法测出当前速度值，每n个点取一个速度平均值，即n个回波对应一个速度值；根据平均速度值v和斜视角θ计算波束中心线的目标的多普勒频率；在多普勒频率坐标轴上估计频偏点数，得到斜视下的多普勒中心频率。4.根据权利要求1所述的车载合成孔径雷达快速条带成像方法，其特征在于，所述对所述高分辨距离像的每帧图做方位维FFT，依次提取每帧中多普勒中心频率的数据进行全景估计，得到车载SAR成像场景的条带图的步骤包括：基于得到的(N
‑
n)/s帧SAR图像和多普勒中心频率，对第一帧图做方位维FFT，提取第ID列的数据作为条带图的第一列，对第二帧图做方位维FFT，提取第ID列的数据作为条带图的第二列，以此类推，得到一帧包含车载SAR成像场景全部数据信息的图像；在正侧视下时，依次提取每帧图零多普勒单元的数据进行全景重构，得到车载SAR成像场景的条带图。5.根据权利要求1所述的车载合成孔径雷达快速条带成像方法，其特征在于，所述对所述条带图的坐标进行均匀校正，得到尺寸均匀的条带图的步骤包...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵博，蔡梦霞，黄磊，司璀琪，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：