基于阵列幅度加权的二维成像方法、装置和存储介质制造方法及图纸

本申请公开了基于阵列幅度加权的二维成像方法、装置和存储介质，本申请的方法包括：建立三维笛卡尔坐标系；将波束主瓣内划分为若干个成像单元，得到回波信号的矩阵表示；将所述矩阵表示中的线性求解问题转化为最小值的优化问题，对各成像单元的散射强度进行估计，实现波束主瓣范围内的图像重构。本申请在无需平台运动与波束扫描的凝视成像条件下，即可获得优于实孔径天线波束宽度的方位、俯仰分辨率。俯仰分辨率。俯仰分辨率。

【技术实现步骤摘要】
基于阵列幅度加权的二维成像方法、装置和存储介质


[0001]本申请涉及雷达成像领域，尤其是基于阵列幅度加权的二维成像方法、装置和存储介质。

技术介绍

[0002]阵列雷达是根据波束形成机理，接收波束和发射波束都可以通过数字技术和数字方式形成的全数字化阵列天线雷达。阵列雷达的基本结构一般由天线阵列、数字发射/接收(T/R)组件、时钟、数据传输系统、数字处理机组成。T/R组件模块是数字阵列雷达的核心，它把发射机、接收机、激励器和本振信号发生器集为一体，成为一个完整的发射机和接收机分系统。
[0003]相关的阵列雷达需平台运动与波束扫描的凝视成像条件配合下获得优于实孔径天线波束宽度的方位、俯仰分辨率，并实现二维成像，过程较为不便。
[0004]因此，相关技术存在的上述技术问题亟待解决。

技术实现思路

[0005]本申请旨在解决相关技术中的技术问题之一。为此，本申请实施例提供基于阵列幅度加权的二维成像方法、装置和存储介质，能够实现对指定目标的二维成像。
[0006]根据本申请实施例一方面，提供基于阵列幅度加权的二维成像方法，所述方法包括：
[0007]建立三维笛卡尔坐标系；
[0008]将波束主瓣内划分为若干个成像单元，得到回波信号的矩阵表示；
[0009]将所述矩阵表示中的线性求解问题转化为最小值的优化问题，对各成像单元的散射强度进行估计，实现波束主瓣范围内的图像重构。
[0010]在其中一个实施例中，所述三维笛卡尔坐标系中，均匀圆形阵列天线中心位于坐标系原点，阵元个数N，阵列半径为a，第n个阵元在三维笛卡尔坐标系中的坐标为，(x
n
,y
n
,0)，为第n个阵元的方位角，发射时，第n个阵元的幅度加权系数为I
n
。
[0011]在其中一个实施例中，所述建立三维笛卡尔坐标系后，所述方法还包括：
[0012]根据所述三维笛卡尔坐标系得到单频脉冲信号、空间中任意点P处信号、P点反射的回波、第n个阵元的接收信号、N个阵元接收信号总和、M个散射点总的回波的表达式。
[0013]在其中一个实施例中，所述单频脉冲信号的公式为：
[0014][0015]其中，f
c
为发射信号载频，T为发射信号脉冲宽度。
[0016]在其中一个实施例中，所述空间中任意点P处信号的表达式为：
[0017][0018]其中，t
n
为第n个阵元到P点的时间延迟，f
c
为发射信号载频，T为发射信号脉冲宽度。
[0019]在其中一个实施例中，所述P点反射的回波表达式为：
[0020][0021]其中，σ为远场中P点的散射强度，I
n
为第n个单元的幅度系数，t
n
为远场P点到第n 个阵列单元的信号时延，f
c
为发射信号载频，T为发射信号脉冲宽度。
[0022]在其中一个实施例中，所述第n个阵元的接收信号表达式为：
[0023][0024]所述N个阵元接收信号总和表达式为：
[0025][0026]回波中的因子可以表示为exp[i(L
α
α+L
β
β)]的形式，其中α和β为P点在直角坐标系中的方位角和俯仰角；
[0027]其中，t'为远场P点到坐标系中心的时延，t
n
为远场P点到第n个阵列单元的信号时延， f
c
为发射信号载频，T为发射信号脉冲宽度，α为直角坐标系下的方位角，β为直角坐标系下的俯仰角。
[0028]在其中一个实施例中，所述M个散射点总的回波的表达式为：
[0029][0030][0031][0032]在其中一个实施例中，所述将波束主瓣内划分为若干个成像单元，得到回波信号的矩阵表示，包括：
[0033]选择N＝M种相位变化梯度大小为L，梯度方向分别为的调制场获取回波信号，所述回波信号的方位向与俯仰向的相位变化率分别为以及所述回波信号用矩阵表示为y＝Hx+n。
[0034]在其中一个实施例中，将所述矩阵表示中的线性求解问题转化为最小值的优化问
题，对各成像单元的散射强度进行估计，实现波束主瓣范围内的图像重构，包括：
[0035]根据所述回波信号的矩阵表达式得到最小值表达式：
[0036][0037]寻找使目标函数最小的散射强度估计值对各成像单元的散射强度进行估计。
[0038]根据本申请实施例一方面，提供基于阵列幅度加权的二维成像装置，所述装置包括：
[0039]至少一个处理器；
[0040]至少一个存储器，所述存储器用于存储至少一个程序；
[0041]当至少一个所述程序被至少一个所述处理器执行时实现如前面实施例所述的基于阵列幅度加权的二维成像方法。
[0042]根据本申请实施例一方面，提供存储介质，所述存储介质存储有处理器可执行的程序，所述处理器可执行的程序被处理器执行时实现如前面实施例所述的基于阵列幅度加权的二维成像方法。
[0043]本申请实施例提供的基于阵列幅度加权的二维成像方法、装置和存储介质的有益效果为：本申请的方法包括：建立三维笛卡尔坐标系；将波束主瓣内划分为若干个成像单元，得到回波信号的矩阵表示；将所述矩阵表示中的线性求解问题转化为最小值的优化问题，对各成像单元的散射强度进行估计，实现波束主瓣范围内的图像重构。本申请在无需平台运动与波束扫描的凝视成像条件下，即可获得优于实孔径天线波束宽度的方位、俯仰分辨率。
[0044]本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0045]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0046]图1为本申请实施例提供的一种基于阵列幅度加权的二维成像方法的流程图；
[0047]图2为本申请实施例提供的圆形阵列天线示意图；
[0048]图3为本申请实施例提供的方位
‑
俯仰二维成像平面示意图；
[0049]图4为本申请实施例提供的空间相位调制场成像示意图；
[0050]图5为本申请实施例提供的一种基于阵列幅度加权的二维成像装置示意图。
具体实施方式
[0051]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范
围。
[005本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于阵列幅度加权的二维成像方法，其特征在于，所述方法包括：建立三维笛卡尔坐标系；将波束主瓣内划分为若干个成像单元，得到回波信号的矩阵表示；将所述矩阵表示中的线性求解问题转化为最小值的优化问题，对各成像单元的散射强度进行估计，实现波束主瓣范围内的图像重构。2.根据权利要求1所述的基于阵列幅度加权的二维成像方法，其特征在于，所述三维笛卡尔坐标系中，均匀圆形阵列天线中心位于坐标系原点，阵元个数N，阵列半径为a，第n个阵元在三维笛卡尔坐标系中的坐标为，(x
n
,y
n
,0)，为第n个阵元的方位角，发射时，第n个阵元的幅度加权系数为I
n
。3.根据权利要求1所述的基于阵列幅度加权的二维成像方法，其特征在于，所述建立三维笛卡尔坐标系后，所述方法还包括：根据所述三维笛卡尔坐标系得到单频脉冲信号、空间中任意点P处信号、P点反射的回波、第n个阵元的接收信号、N个阵元接收信号总和、M个散射点总的回波的表达式。4.根据权利要求1所述的基于阵列幅度加权的二维成像方法，其特征在于，所述单频脉冲信号的公式为：其中，f
c
为发射信号载频，T为发射信号脉冲宽度。5.根据权利要求1所述的基于阵列幅度加权的二维成像方法，其特征在于，所述空间中任意点P处信号的表达式为：其中，t
n
为第n个阵元到P点的时间延迟，f
c
为发射信号载频，T为发射信号脉冲宽度。6.根据权利要求1所述的基于阵列幅度加权的二维成像方法，其特征在于，所述P点反射的回波表达式为：其中，σ为远场中P点的散射强度，I
n
为第n个单元的幅度系数，t
n
为远场P点到第n个阵列单元的信号时延，f
c
为发射信号载频，T为发射信号脉冲宽度。7.根据权利要求1所述的基于阵列幅度加权的二维成像方法，其特征在于，所述第n个...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟一鸣，张毅，朱凯强，阮建桥，孙厚军，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：