一种MIMO-SAR雷达静止目标成像方法技术

本发明专利技术公开了一种MIMO

【技术实现步骤摘要】
一种MIMO
‑
SAR雷达静止目标成像方法


[0001]本专利技术属于雷达信号处理领域，特别是一种MIMO
‑
SAR雷达静止目标成像方法。

技术介绍

[0002]MIMO(Multiple input multiple output,多输入多输出)雷达是一种可以同时发射、同时接收多路信号的新体制雷达。MIMO雷达把无线通信系统中的多个输入和多个输出技术引入到雷达领域，并和数字阵列技术相结合，从而提高雷达的探测性能。
[0003]传统的雷达只发射一种信号，输出端也只接收一种信号，所以对目标探测所得到的信息较为单一，而MIMO雷达能够获得多维目标信号，为空间分集、极化分集、波形分集、结构分集等分集技术提供了基础，通过对多维的信息同时联合处理，就能够获得目标的更多特征。
[0004]SAR(Synthetic Aperture Radar，合成孔径雷达)是一种置于运动平台(如无人机)的成像雷达，具有全天时、全天候、远距离成像的特点，在国土测量、海洋监视、资源勘探、地形测绘、城市规划以及军事侦察等领域发挥着重要的作用。SAR成像的原理是：SAR系统通过发射宽带信号，并在接收端采用脉冲压缩技术，来获得距离向高分辨率的图像，而在方位向利用合成孔径技术来获得方位向高分辨图像。
[0005]现有技术中雷达SAR成像至少存在如下缺陷：其一、由于传统单通道地基SAR的成像扫描速度低，因此，使得实时监测能力与场景速度获取能力受限；其二，大测绘带宽与方位高分辨力之间的矛盾不可调和；其三：难以进一步提高距离向分辨力。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种MIMO
‑
SAR雷达静止目标成像方法，将MIMO技术与SAR相结合，对传统RD算法进行改善，从而提高成像分辨率，对静止物体良好成像。
[0007]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种MIMO
‑
SAR雷达静止目标成像方法，所述方法包括以下步骤：
[0008]步骤1，MIMO
‑
SAR雷达发射两个相互正交的线性调频脉冲信号；
[0009]步骤2，通过四根接收天线获取回波信号；
[0010]步骤3，通过带通滤波器将回波信号分离成两个频率不同的信号；
[0011]步骤4，对分离后的信号进行距离向压缩，得到距离向压缩后的回波数据；
[0012]步骤5，对距离向压缩后的两个信号进行距离徙动矫正，得到距离徙动矫正后的回波数据；
[0013]步骤6，对距离徙动矫正后的两个信号进行方位向压缩，得到方位向压缩后的回波数据；
[0014]步骤7，将方位向压缩后的两个信号叠加，得到最终的SAR成像结果。
[0015]进一步地，在可检测数据中包含一个目标或多个目标的情况下，步骤1具体包括：
[0016]步骤1a
‑
1，设定线性调频脉冲信号作为发射信号，并选用频分复用的方式正交化信号，则两个发射天线的发射信号分别为：
[0017][0018][0019]其中，f
c1
和f
c2
为两路发射信号的中心频率，K
r
为LFM信号的调频斜率，T为脉冲重复周期，T
p
为脉冲宽度，a(t)为矩形窗函数
[0020]步骤1a
‑
2，将两个发射天线的发射信号相加，得到MIMO
‑
SAR雷达总发射信号s
t
(t)为：
[0021][0022]进一步地，在可检测数据中包含一个目标的情况下，步骤2具体包括：
[0023]步骤2a
‑
1，设定接收天线两两之间的距离为d，得到相邻接收天线接收到的回波信号之间的波程差为dsinθ，而由波程差引起的时间差为其中，θ为回波信号传播方向与竖直方向的夹角，c为光速；
[0024]步骤2a
‑
2，在t时刻，假定在距离雷达接收天线R(t)处有一静止目标，则第y个接收天线接收到的来自第x个发射天线的回波信号S
rxy
(t)为：
[0025][0026]其中，σ为目标的后向散射特性，W
a
(
·
)为天线方向性函数，c为光速，x＝1,2表示第x根发射天线，y＝1,2,3,4表示第y根接收天线；
[0027]步骤2a
‑
3，定义时间t＝τ+t
m
，其中，τ是快时间，t
m
＝k
·
T是慢时间，则雷达总回波信号s1(τ,t
m
)为：
[0028][0029]进一步地，在可检测数据中包含一个目标的情况下，步骤4具体包括：
[0030]步骤4a
‑
1，根据分离后的两个信号构造参考函数为
[0031]步骤4a
‑
2，将所述参考函数h(τ)和分离后的两个单目标回波信号进行FFT处理，频域相乘后进行IFFT处理，得到距离向压缩后的回波数据。
[0032]进一步地，在可检测数据中包含一个目标的情况下，步骤5具体包括：
[0033]步骤5a
‑
1，将雷达与目标间的斜距以二阶Taylor展开，即其中，R0为目标距雷达最近时的距离，ν为飞机飞行的速度；
[0034]步骤5a
‑
2，依据回波信号的中心频率为f
c1
和f
c2
，得到多普勒频率分别为
其中，λ1和λ2为两个发射信号的波长，为目标与雷达的倾斜角；
[0035]步骤5a
‑
3，求取两个回波信号的距离徙动量分别为3，求取两个回波信号的距离徙动量分别为对距离压缩后的两个回波信号进行距离徙动矫正。
[0036]进一步地，在可检测数据中包含一个目标的情况下，步骤6具体包括：
[0037]步骤6a
‑
1，根据距离徙动矫正后的两回波信号构造参考函数1，根据距离徙动矫正后的两回波信号构造参考函数
[0038]步骤6a
‑
2，将所述参考函数g1(t
m
)和g2(t
m
)与距离徙动矫正后的两个单目标回波信号进行FFT处理，频域分别相乘后进行IFFT处理，得到方位向压缩后的回波数据。
[0039]进一步地，在可检测数据中包含多个目标的情况下，步骤2具体包括：
[0040]步骤2b
‑
1，设定接收天线两两之间的距离为d，得到相邻接收天线接收到的回波信号之间的波程差为dsinθ，而由波程差引起的时间差为其中，θ为回波信号传播方向与竖直方向的夹角，c为光速；
[0041]步骤2b
‑
2，在t时刻，假定在目标探测范围内，共有P个静止目标，在距离雷达接收天线R
p
(t)处有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MIMO
‑
SAR雷达静止目标成像方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，MIMO
‑
SAR雷达发射两个相互正交的线性调频脉冲信号；步骤2，通过四根接收天线获取回波信号；步骤3，通过带通滤波器将回波信号分离成两个频率不同的信号；步骤4，对分离后的信号进行距离向压缩，得到距离向压缩后的回波数据；步骤5，对距离向压缩后的两个信号进行距离徙动矫正，得到距离徙动矫正后的回波数据；步骤6，对距离徙动矫正后的两个信号进行方位向压缩，得到方位向压缩后的回波数据；步骤7，将方位向压缩后的两个信号叠加，得到最终的SAR成像结果。2.根据权利要求1所述的MIMO
‑
SAR雷达静止目标成像方法，其特征在于，在可检测数据中包含一个目标或多个目标的情况下，步骤1具体包括：步骤1a
‑
1，设定线性调频脉冲信号作为发射信号，并选用频分复用的方式正交化信号，则两个发射天线的发射信号分别为：则两个发射天线的发射信号分别为：其中，f
c1
和f
c2
为两路发射信号的中心频率，K
r
为LFM信号的调频斜率，T为脉冲重复周期，T
p
为脉冲宽度，a(t)为矩形窗函数，步骤1a
‑
2，将两个发射天线的发射信号相加，得到MIMO
‑
SAR雷达总发射信号s
t
(t)为：3.根据权利要求2所述的MIMO
‑
SAR雷达静止目标成像方法，其特征在于，在可检测数据中包含一个目标的情况下，步骤2具体包括：步骤2a
‑
1，设定接收天线两两之间的距离为d，得到相邻接收天线接收到的回波信号之间的波程差为d sinθ，而由波程差引起的时间差为其中，θ为回波信号传播方向与竖直方向的夹角，c为光速；步骤2a
‑
2，在t时刻，假定在距离雷达接收天线R(t)处有一静止目标，则第y个接收天线接收到的来自第x个发射天线的回波信号S
rxy
(t)为：其中，σ为目标的后向散射特性，W
a
(
·
)为天线方向性函数，c为光速，x＝1,2表示第x根发射天线，y＝1,2,3,4表示第y根接收天线；步骤2a
‑
3，定义时间t＝τ+t
m
，其中，τ是快时间，t
m
＝k
·
T是慢时间，则雷达总回波信号
s1(τ，t
m
)为：4.根据权利要求3所述的MIMO
‑
SAR雷达静止目标成像方法，其特征在于，在可检测数据中包含一个目标的情况下，步骤4具体包括：步骤4a
‑
1，根据分离后的两个信号构造参考函数为步骤4a
‑
2，将所述参考函数h(τ)和分离后的两个单目标回波信号进行FFT处理，频域相乘后进行IFFT处理，得到距离向压缩后的回波数据。5.根据权利要求4所述的MIMO
‑
SAR雷达静止目标成像方法，其特征在于，在可检测数据中包含一个目标的情况下，步骤5具体包括：步骤5a
‑
1，将雷达与目标间的斜距以二阶Taylor展开，即其中，R0为目标距雷达最近时的距离，ν为飞机飞行的速度；步骤5a
‑
2，依据回波信号的中心频率为f
c1
和f
c2
，得到多普勒频率分别为其中，λ1和λ2为两个发射信号的波长，为目标与雷达的倾斜角；步骤5a
‑
3，求取两个回波信号的距离徙动量分别为3，求取两个回波信号的距离徙动量分...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾映辉，朱佳意，吕乐旖，宋耀良，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：