【技术实现步骤摘要】
本申请涉及雷达成像，特别是涉及一种基于虚拟相位中心偏置的前视成像方法、装置和设备。
技术介绍
1、雷达成像技术具有全天候、全天时、作用距离远、分辨率高等优点，在地形测绘、侦察监视、精确制导等民用和军事领域有着广泛应用。雷达通过发射大带宽信号获得距离高分辨，通过平台观测目标的视角变化产生的多普勒差异实现方位高分辨，但在雷达运动方向的前视区域，所有散射分量的多普勒一致，且存在对称模糊现象，导致传统合成孔径成像技术无法获取前视区域的二维高分辨图像。因此，前视成像一直是运动平台雷达成像面临的技术难题。
2、自1993年，frank witte首次提出了前视成像的概念以来，国内外学者对前视成像技术开展了大量研究。根据实现原理的不同，可将现有研究成果划分为4类：单脉冲前视成像技术、卷积反演前视成像技术、实孔径超分辨前视成像技术、波前调制前视成像技术。
3、其中，单脉冲前视成像技术采用单脉冲测角技术对天线主瓣内目标能量的到达角进行精确测量，对孤立强点目标，锐化比在信噪比20db时可以达到10倍左右，然而，当有多个散射点目标分布在同一波束及同一距离单元时，该方法将失效。卷积反演前视成像技术将扫描雷达回波建模成扫描天线的方位天线方向图与地物散射系数的类卷积形式，然后通过卷积反演技术对散射系数进行估计，由于天线方向图函数的低通特性以及噪声的影响，使得方位向信号反卷积是一个病态问题，导致成像方位分辨率受限。实孔径超分辨前视成像技术将接收天线沿垂直波束方向按一定间隔进行放置，构成大的合成孔径并结合超分辨技术实现方位向高分辨，然而
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够有效控制波前相位差异范围，提升方位分辨能力的基于虚拟相位中心偏置的前视成像方法、装置和设备。
2、一种基于虚拟相位中心偏置的前视成像方法，所述方法包括：
3、根据调制参数构建多元线性子阵的雷达信号模型，确定多元线性子阵的相位中心；
4、设定前视成像区域，在所述前视成像区域设置若干参考点，获取各参考点坐标位置；
5、根据偏置相位中心原理计算各参考点的等相位面法线与雷达视线的夹角，并根据所述夹角进行计算，得到当前调制参数对应的等效偏置相位中心以及各参考点的电磁波相位期望值；
6、通过多元线性子阵的位置与各参考点坐标位置进行计算，得到各参考点与各子阵的距离；
7、通过所述雷达信号模型对所述各参考点与子阵的距离进行计算，得到各参考点的电磁波；
8、基于各参考点的电磁波相位期望值，通过最小二乘优化算法对各参考点处的电磁波进行调制参数优化，从而使所述等效偏置相位中心均匀变化，得到优化后的电磁波相位；
9、基于优化后的电磁波相位，采用超分辨方法对前视成像区域进行成像，得到前视图像。
10、其中一个实施例中，所述雷达信号模型表达式为：
11、
12、式中，e(t)表示参考点处的叠加电磁波；表示各子阵的调制参数集合；κ(φ,α)和δ(φ,α)分别表示观测点p处电磁波的场强和附加相位；表示第n个子阵的馈电相位；β表示距离到相位的转换系数；j表示虚数单位；an表示第n个子阵的馈电幅度；ω表示雷达载频角速率；r表示参考点到相位中心的距离；xn sinφ表示第n个子阵与参考点距离差异；t表示电磁波发射时刻。
13、其中一个实施例中，设定前视成像区域，在所述前视成像区域设置若干参考点，获取各参考点坐标位置，包括：
14、设定前视成像区域的方位宽度为d，在所述前视成像区域d沿横向设置若干参考点{p1,p2,p3,...,pm,...,pm}，则各参考点的径向距离均为r0，横坐标分别为{xp1,xp2,xp3,...,xpm,...,xpm}。
15、其中一个实施例中，根据偏置相位中心原理计算各参考点的等相位面法线与雷达视线的夹角，并根据所述夹角进行计算，得到当前调制参数对应的等效偏置相位中心以及各参考点的电磁波相位期望值，包括：
16、将观测点p处的法向向量pb分解为两个相互垂直的方向向量pc、pa，表达式分别为：
17、
18、法向向量pb与雷达视线op的夹角θ的表达式为：
19、
20、根据夹角大小从观测点p处往雷达天线阵面方向做延伸线，与雷达天线阵面相交于q点，q点即为当前调制参数对应的等效偏置相位中心；
21、根据几何关系，通过夹角进行计算，得到的各参考点的电磁波相位期望值，表示为：
22、{exp(jβxp1 sin(θ)),exp(jβxp2 sin(θ)),...,exp(jβxpm sin(θ))}；
23、式中，δ(φ,α)表示观测点p处的附加相位；φ表示目标方向与天线法线方向的夹角。
24、其中一个实施例中，通过多元线性子阵的位置与各参考点坐标位置进行计算，得到各参考点与子阵的距离，包括：
25、各参考点与子阵的距离表达式为：
26、
27、式中，rmn表示第m个参考点与第n个子阵的距离；xn表示第n个子阵到相位中心的距离。
28、其中一个实施例中，通过所述雷达信号模型对所述各参考点与子阵的距离进行计算，得到各参考点处的电磁波，包括：
29、各参考点处的电磁波表达式为：
30、
31、式中，em(t)表示第m个参考点处的电磁波。
32、其中一个实施例中，基于各参考点的电磁波相位期望值，通过最小二乘优化算法对各参考点处的电磁波进行调制参数优化，从而使所述等效偏置相位中心均匀变化，得到优化后的电磁波相位，包括：
33、基于各参考点处的电磁波构建参考点矩阵，表达式为：
34、y＝ax；
35、其中，
36、
37、y＝[e1(t),e2(t),...,em(t)]t；
38、
39、判断参考点个数m是否大于子阵的个数n，当m＞n时，通过最小二乘优化算法对参考点矩阵进本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于虚拟相位中心偏置的前视成像方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于虚拟相位中心偏置的前视成像方法，其特征在于，所述雷达信号模型表达式为：
3.根据权利要求1或2所述的基于虚拟相位中心偏置的前视成像方法，其特征在于，设定前视成像区域，在所述前视成像区域设置若干参考点，获取各参考点坐标位置，包括：
4.根据权利要求3所述的基于虚拟相位中心偏置的前视成像方法，其特征在于，根据偏置相位中心原理计算各参考点的等相位面法线与雷达视线的夹角，并根据所述夹角进行计算，得到当前调制参数对应的等效偏置相位中心以及各参考点的电磁波相位期望值，包括：
5.根据权利要求3所述的基于虚拟相位中心偏置的前视成像方法，其特征在于，通过多元线性子阵的位置与各参考点坐标位置进行计算，得到各参考点与子阵的距离，包括：
6.根据权利要求5所述的基于虚拟相位中心偏置的前视成像方法，其特征在于，通过所述雷达信号模型对所述各参考点与子阵的距离进行计算，得到各参考点处的电磁波，包括：
7.根据权利要求6所述的基于虚拟相位中
8.一种基于虚拟相位中心偏置前视成像装置，其特征在于，所述装置包括：
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟相位中心偏置的前视成像方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于虚拟相位中心偏置的前视成像方法，其特征在于，所述雷达信号模型表达式为：
3.根据权利要求1或2所述的基于虚拟相位中心偏置的前视成像方法，其特征在于，设定前视成像区域，在所述前视成像区域设置若干参考点，获取各参考点坐标位置，包括：
4.根据权利要求3所述的基于虚拟相位中心偏置的前视成像方法，其特征在于，根据偏置相位中心原理计算各参考点的等相位面法线与雷达视线的夹角，并根据所述夹角进行计算，得到当前调制参数对应的等效偏置相位中心以及各参考点的电磁波相位期望值，包括：
5.根据权利要求3所述的基于虚拟相位中心偏置的前视成像方法，其特征在于，通过多元线性子阵的位置与各参...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡杰青，姜艳华，滕俊鹏，
申请(专利权)人：北京溪禾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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