[发明专利]基于频率分集阵列的雷达目标成像方法

说明书

技术领域

本发明属于阵列信号处理领域，具体涉及一种基于频率分集阵列(Frequency Diverse Array，FDA)的雷达目标成像方法。

背景技术

频率分集阵列相对于普通均匀线阵最大的区别是相邻两个阵元之间有一个远小于基准载频的频率偏置。这使得它的波束方向图不仅与角度有关，且依赖于距离和时间，这在雷达目标探测成像中有很大的应用前景。

雷达成像技术在军事和民用领域都有广泛的应用需求。传统的雷达成像技术有合成孔径雷达、相控阵雷达实孔径成像等，它们都通过发射宽带信号或脉冲压缩信号来获得距离向的高分辨率。而由于频率分集阵列波束方向图依赖于距离和角度，通过相关方法各阵元只需发射窄带信号即可实现雷达目标定位成像。目前，FDA雷达成像方法多是在各阵元单发单收模式下，采用多个FDA子阵或用频率分集阵列与相控阵联合收发的方式提取出目标距离和角度信息进行定位和成像，实现方式较为复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是FDA天线单发单收模式下回波响应距离和角度耦合的问题，提供一种基于频率分集阵列的雷达目标成像方法。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

基于频率分集阵列的雷达目标成像方法，包括以下步骤：

步骤1，构造单发单收的频率分集阵列；

步骤2，利用频率分集阵列发射信号对成像区域进行扫描；

步骤3，将成像区域按距离和角度划分网格点，对成像区域中任意一个网格点进行时延补偿，得到频率分集阵列的各个阵元关于该网格点处的回波幅值；

步骤4，将频率分集阵列的所有阵元处的回波幅值进行叠加，得出该频率分集阵列关于该网格点处的总的回波响应；

步骤5，改变频率分集阵列的频率偏置，重复步骤2到步骤4，得出当前频率偏置下频率分集阵列关于该网格点处的总的回波响应；

步骤6，重复M-2次步骤5，并将所有M个回波响应取模后进行叠加，即可得出该网格点处的像素值；遍历成像区域，计算出成像区域所有网格点的像素值，即可完成目标成像；其中M为设定的频率偏置的个数。

步骤1中，所构造的频率分集阵列的各个阵元仅接收自身发出的信号。

步骤1中，所构造的频率分集阵列的每个阵元的发射频率依次线性增加，第n个阵元发射信号的载频f_n为：

f_n＝f₀+n△f₁ n＝0,1,…,N-1

式中，f₀为频率分集阵列的基准载频，△f₁为频率分集阵列的初始频率偏置，N为频率分集阵列的阵元个数。

步骤3中，对成像区域中任意一个网格点q进行时延补偿，该网格点q的位置为(R_q,q_q)，得出第n个阵元关于网格点q处的回波幅值r_1,n(R_q,q_q)为：

式中，f_n为第n个阵元发射信号的载频，n＝0,1,…,N-1，N为该频率分集阵列的阵元个数，q_p为观测目标点与频率分集阵列的参考阵元的法向夹角，R_p为观测目标点与频率分集阵列的参考阵元的距离，q_q为网格点q与频率分集阵列的参考阵元的法向夹角，R_q为网格点q与频率分集阵列的参考阵元的距离，c为光速，d为频率分集阵列的阵元间隔。

步骤4中，将频率分集阵列所有N个阵元处的回波幅值进行叠加，得出频率分集阵列关于网格点(R_q,q_q)处的总的回波响应r₁(R_q,q_q)为；

式中，f₀为频率分集阵列的基准载频，△f₁为频率分集阵列的初始频率偏置，q_p为观测目标点与频率分集阵列的参考阵元的法向夹角，R_p为观测目标点与频率分集阵列的参考阵元的距离，q_q为网格点与频率分集阵列的参考阵元的法向夹角，R_q为网格点与频率分集阵列的参考阵元的距离，c为光速，d为频率分集阵列的阵元间隔，n＝0,1,…,N-1，N为该频率分集阵列的阵元个数。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：