[发明专利]基于解线频调脉压的雷达关联三维成像方法

说明书

本发明公开了一种基于解线频调脉压的雷达关联三维成像方法。该方法包括：获取初始回波向量；初始回波向量作解线频调脉压处理；分离初始差频域回波向量；构造差频域参考信号矩阵；二维成像与三维重构。本发明的基于解线频调脉压的雷达关联三维成像方法基于解线频调脉压技术，针对采用线性调频信号的雷达关联成像，解析出三维成像区域不同距离单元内的差频域回波向量，根据分离出的差频域回波向量及对应的差频域参考信号矩阵分别重构出不同距离单元的目标信息，能够解决了三维目标高分辨成像中参考信号矩阵规模庞大的问题，加快成像速度，有效提高了回波信号信噪比和目标重构精度。

技术领域

本发明涉及三维成像技术领域，具体涉及一种基于解线频调脉压的雷达关联三维成像方法。

背景技术

随着社会的发展，雷达高分辨率成像在确保国家战略安全和促进国民经济发展方面扮演着越来越重要的角色。在现有的雷达成像技术中，光学雷达可前视成像，波长短、分辨率高和成像速度快，但是依赖于目标辐射，对烟、尘、雾和障碍物等穿透能力差，易受环境因素影响；微波雷达可主动探测，穿透能力强，但是由于微波频率低、波长长和角分辨率低，且由于成像原理的限制，需要成像积累时间，无法实现前视高帧频和高分辨成像；合成孔径雷达(SAR)和逆合成孔径雷达(ISAR)成像虽然能够通过合成孔径获得横向上的高分辨率，但是二者都依赖于雷达与目标的相对运动，无法前视成像；实孔径阵列雷达与相控阵雷达由于需要使用的阵元数量多，结构复杂，建设与维护成本高昂；微波关联成像技术能够实现前视、凝视条件下的高分辨成像，其通过构造时间不相关和空间相互正交的阵列信号作为发射信号，然后通过计算推演得到目标所在区域的探测信号，并通过探测信号与目标回波信号之间的关联处理获得目标信息，但是微波关联成像技术需要在发射端构造较大规模的天线阵列，且难以实现有效实时的波束指向调控。

雷达关联成像可通过阵列编码孔径对电磁波束实时调制，实现复杂多样的空间波调制。具体地，通过阵列编码孔径对电磁波束进行实时编码调制，从而形成时-空二维随机分布的辐射场，最后利用探测回波和辐射场参考信号矩阵通过矩阵方程求解的方式实现高分辨、前视和凝视成像，弥补了合成孔径高分辨成像依赖目标运动的不足。目前，雷达关联三维成像方法主要分为两种，一种需要对整个三维成像区域进行精细网格剖分，然后再构造庞大的参考信号矩阵，而雷达关联成像的计算难度取决于参考信号矩阵的规模大小，故该方法对成像计算能力要求极高；另一种方法首先将整个三维成像区域分成若干三维成像单元，然后采用机械扫描或电子扫描的方式分别对所有三维成像单元进行分块扫描，该方法可以一定程度上降低参考信号矩阵规模和计算难度，但是在多次扫描过程中，会引入更加复杂的噪声，在低信噪比条件下较难实现高精度成像。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种基于解线频调脉压的雷达关联三维成像方法，该方法能够在低信噪比条件下，对三维目标实现高分辨成像。

为此，本发明公开了一种基于解线频调脉压的雷达关联三维成像方法。该方法包括：

获取初始回波向量：馈源发射线性调频信号，所述线性调频信号经编码孔径天线阵列的发射阵元发射，再经三维成像区域散射，所述编码孔径天线阵列的接收阵元接收经所述三维成像区域散射后的回波信号，以获得所述初始回波向量和初始参考信号矩阵；

所述初始回波向量作解线频调脉压处理：对所述初始回波向量进行解线频调脉压处理，以获取所述初始回波向量所对应的初始差频域回波向量；

分离所述初始差频域回波向量：根据所述初始差频域回波向量，提取和分离初始差频域回波中不同尖峰位置处的回波，根据所述回波构造所述不同尖峰位置对应的不同距离单元的差频域回波向量；

构造差频域参考信号矩阵：对所述初始参考信号矩阵作所述解线频调脉压处理，以获取初始差频域参考信号矩阵，根据所述初始差频域参考信号矩阵，分别构造与所述差频域回波向量所对应的差频域参考信号矩阵；