[发明专利]一种毫米波雷达GPU实时三维成像方法

权利要求书

1.一种毫米波雷达GPU实时三维成像方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，在CPU端获取系统参数和三维场景回波信号，并对所述目标场景进行网格划分，将系统参数和三维场景回波数据拷贝至GPU端；

步骤2，在GPU端将所述三维场景回波数据变换到距离-竖直-角度三维波数域，进行角度维匹配滤波，并将匹配滤波后的三维波数域数据变换到距离-竖直二维波数域；

步骤3，将所述角度维匹配滤波之后的距离-竖直二维波数域的回波数据在空间波数域进行非均匀采样向均匀采样的Stolt插值运算，并进行三维逆傅里叶变换获得直角坐标系下三维场景的图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤1中，在CPU端获取系统参数和三维场景回波信号的方法如下：

在CPU端，采用串行方式读入系统参数和回波信号，回波信号具有如下形式：

其中，K_r＝2π(f_c+f_r)/c表示距离向波数，f_c为雷达系统发射信号的载频，f_r为线性调频信号的频率，z'表示雷达天线阵元的竖直(Z)方向坐标，θ表示雷达阵列的旋转角度；(x,y,z)表示场景目标散射点的坐标，σ(x,y,z)表示位于(x,y,z)散射点的散射系数，R表示雷达天线阵列的旋转半径，上式为球面波的表示形式，其平面波形式表示为：

其中，K_xy为K_r在XOY平面的分量，K_z'为K_r在竖直(Z)方向的分量，并存在关系式φ为积分式引入的积分变量，表示角度，F_σ(2K_xycosφ,2K_xysinφ,K_z')表示σ(x,y,z)在水平(X)-垂直(Y)-竖直(Z)三个维度的傅里叶变换结果，即在水平(X)-垂直(Y)-竖直(Z)三维的波数域表达。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤1中，对所述目标场景进行网格划分的方法如下：

对所述目标场景成像区域在空间波数域进行网格划分，表示如下：

K_x＝2π(-X_num/2:X_num/2-1)/(X_num*X_res)

K_y＝2π(-Y_num/2:Y_num/2-1)/(Y_num*Y_res)

K_z'＝2π(-Z_num/2:Z_num/2-1)/(Z_num*Z_res)

其中K_x为K_r在水平(X)方向的分量，K_y为K_r在垂直(Y)方向的分量，并满足关系X_num、Y_num、Z_num分别为X、Y、Z三个方向网格点数，X_res、Y_res、Z_res分别为X、Y、Z三个方向的成像分辨率，(a:b)表示由a到b依次递增1的闭区间。