[发明专利]一种用于MIMO‑SAR近场测量成像方位向旁瓣抑制的方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信、微波成像、信号处理以及MIMO(Multi-Input Multi-Output)理论和数学优化求解问题的领域，具体涉及一种用于MIMO-SAR近场测量成像方位向旁瓣抑制的方法。

背景技术

现有用于低可探测目标电磁散射诊断的成像测量雷达主要包括采用转台旋转目标测量的逆合成孔径雷达(ISAR)和采用直线导轨机械扫描测量的合成孔径雷达(SAR)成像系统。对于真实低可探测目标的散射特性诊断测量，ISAR成像需要构建专用的目标转台和支撑系统，通过转台的机械旋转合成成像孔径，实现对目标的方位高分辨率成像测量[参考文献1-3]；直线导轨扫描SAR成像则需要构建一段足够长的精密导轨，目标固定放置于雷达视线前方，雷达则沿导轨作机械扫描以合成直线孔径，从而实现对被测目标的方位高分辨率成像[参考文献4]。

由于转台ISAR成像设备需要建立复杂、精密且庞大的大型目标转台，先进国家已装备用于低可探测目标使用现场目标散射诊断成像的测量雷达均采用导轨扫描SAR体制。此外，由于需要做机械旋转或扫描，上述两种测量体制的雷达对真实目标进行高分辨率诊断成像时都需要耗费很长的扫描测量时间，实时性差，且全套测量装备比较庞大，难以实现小型化，便携性差。MIMO-SAR雷达近场成像测量系统是一种基于单双站散射等效原理和多输入多输出(MIMO)技术、可用于低可探测目标使用维护现场高分辨率散射诊断和RCS评估的合成孔径新体制成像测量雷达(MIMO-SAR),该系统主要由可伸缩MIMO天线阵列、雷达发射/接收机、控制与处理计算机、可升降天线架以及全站仪等组成，其数据获取时间相对前两种大大缩短，且具有小型化、便携性等诸多优势。

无论哪种类型的测量系统，旁瓣的抑制效果直接决定了成像测量系统的动态范围及整个系统的性能指标。常用的旁瓣抑制方法有用变迹滤波法进行旁瓣抑制[参考文献5]，优化MIMO阵元位置来抑制旁瓣技术[参考文献6]，CLEAN算法进行旁瓣抑制[7][8]等，这些方法在目前已经得到了很好的应用，但是对于MIMO-SAR雷达近场成像测量系统来说，需要寻找新的旁瓣抑制方法，以增加系统的适用性。

与本发明相关的现有技术分析如下：

现有技术一：变迹滤波技术抑制旁瓣[参考文献5]

基本思想：在旋转目标360°合成圆孔径成像中，根据其核函数为Bessel函数J₀，设计一滤波器函数H(K)，对核函数进行加权，然后进行微波成像完成旁瓣抑制。

算法计算过程：

首先，确定变迹滤波器H(K)与点扩展函数p_H(r)的关系，

其中，K＝2f/c，r为散射中心到参考点的距离，J₀为零阶第一类Bessel函数。

其次，对(1)式离散化，

将(2)式写成方程组的形式，令A_ij＝J₀(2πk_jr_i)，H_j＝H(K_j)△K，P_i＝p_H(r_i)，则(2)式可写成：

A₁₁H₁+A₁₂H₂+…+A_1MH_M＝P₁

A₂₁H₁+A₂₂H₂+…+A_2MH_M＝P₂

(3)

……

A_I1H₁+A_I2H₂+…+A_IMH_M＝P_I

最后，用投影法求解滤波器的系数H_j。

现有技术一应用于MIMO-SAR方位向旁瓣抑制的缺点：

该技术和算法是针对旋转目标360°合成圆孔径成像，而在MIMO-SAR近场成像中，方位向采样是非均匀的，其核函数不是Bessel函数J₀，且其点扩散函数也不是sinc函数，而是空变的，因此该技术不适用于MIMO-SAR近场成像的方位向旁瓣抑制。