[发明专利]基于正交相位调制的MIMO雷达三维成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及探地雷达成像技术领域，具体涉及一种基于正交相位调制的 MIMO雷达三维成像方法。

背景技术

探地雷达是利用发射电磁波，获取地下浅表层未知目标信息的雷达系统。 由于利用高分辨三维成像算法可以获知三维空间中不同面的隐藏目标大小， 位置等信息，因而被广泛应用在打击反恐、医学诊断、灾害救援、安全防卫 等方面。

MIMO雷达是多输入多输出的雷达，根据布置多个发射天线和接收天线， 并且发射信号之间彼此正交，接收天线的不同阵元根据目标散射回波进行不 同的匹配滤波，实现对不同信号的分离。与传统的相控阵雷达相比，MIMO雷 达可以显著改善参数可辨识性、有更好的分辨率，更高的灵敏度，受到国内 外关注。然而，由于MIMO雷达的数据获取方式与传统的合成孔径雷达 (syntheticapertureradar，SAR)不同，使得常规的雷达成像方法难以 直接应用在MIMO雷达成像中。如合成孔径成像算法中的距离多普勒(range Doppler，RD)算法、距离偏移(rangemigration，RM)算法都是基于收 发同置的均匀空间采样，这些均难以直接处理多收发的回波信号。

发明内容

本发明所要解决的是现有三维成像算法难以直接处理多收发的回波信号 的问题，提供一种基于正交相位调制的MIMO雷达三维成像方法，其能够实现 同时发射同时接收获取三维目标信息的探地雷达三维目标成像。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于正交相位调制的MIMO雷达三维成像方法，包括以下步骤:

步骤1，根据三维成像区域的大小设计满足要求的平面阵列，并指定平 面阵列的发射阵元和接收阵元；每个接收阵元的输出端各接有数量与发射阵 元的个数相同的匹配滤波器，每个匹配滤波器对应于一个发射阵元；

步骤2，根据发射阵元个数构造出相应组数的正交相位编码序列，每个 发射阵元对应一组正交相位编码序列；

步骤3，接收阵元接收回波信号，并将接收到的回波信号送入到匹配滤 波器进行相关滤波，由此实现不同发射阵元对应的回波信号的分离；

步骤4，划分整个三维成像区域，依次遍历成像区域的每个像素点的收 发阵元的时延间隔点处对应的回波信号的幅度值；依次累加求和该像素点对 应的所有收发阵元的时延间隔点对应的回波信号的幅度值；

步骤5，整个三维成像空间像素点的坐标信息和所求幅度值即可组成三 维矩阵，对三维矩阵按照成像区域的实际大小比例画图，就可得到三维空间 目标信息。

上述步骤2中，根据发射阵元个数L构造相应组数的正交相位编码序列 的过程如下，

步骤2.1，设定编码长度N和编码相位的相数M；

步骤2.2，随机产生T组编码矩阵{s_l(n)}，每组编码矩阵的行数为L，列 数为N，元素为s_l(n)，其中

s_l(n)＝exp[jψ_l(n)]