[发明专利]一种频控扫描雷达色散信号的二维成像方法

权利要求书

1.一种频控扫描雷达色散信号的二维成像方法，其特征在于，包括步骤：

S1、采用宽带脉冲信号作为雷达发射波形，使用设定频扫特性的天线作为雷达发射天线，在频控扫描雷达发射天线对应的频扫角度范围内，按照设定的频扫特性辐射频扫色散波形；

S2、通过机械/相控扫描实现频扫色散波形微波波束沿频扫方向或逆频扫方向旋转，最终完成整个成像视场内不同角度位置频扫色散回波的遍历和录取；

S3、使用停-走-停模式分析频扫色散回波，转换所述频扫色散回波为对应的角度-距离二维回波数据；所述角度-距离二维回波数据包含角度维和距离维两个维度的信息；

S4、根据所述宽带脉冲信号的时频特性生成角度-距离频率域脉冲压缩相位校正因子；通过所述角度-距离频率域脉冲压缩相位校正因子在角度-距离频率域校正所述角度-距离二维回波数据，完成距离维处理，得到校正距离维的角度-距离频率域二维回波数据；

所述宽带脉冲信号的波形时间t、宽带脉冲信号的波形快时间频率f、雷达发射天线的频扫角度θ之间满足数学关系式θ＝g_θ(u_f(t))，f＝u_f(t)；其中f＝u_f(t)表征所述宽带脉冲信号的波形时间与快时间频率之间的映射关系，即宽带脉冲信号的时频特性；θ＝g_θ(f)表征雷达发射天线频扫角度与宽带脉冲信号波形快时间频率之间的映射关系，即雷达发射天线的频扫特性；

所述步骤S4包含：

S41、根据所述宽带脉冲信号的时频特性f＝u_f(t)生成角度-距离频率域脉冲压缩相位校正因子s_c(f,η)，

s_c(f,η)＝S^*(f)

其中f为波形时间t对应的快时间频率，S(f)为具有时频特性f＝u_f(t)的宽带脉冲信号对应的频谱，S^*(f)为S(f)的共轭，η为机械/相控扫描时间；

S42、对所述角度-距离二维回波数据的距离维进行FFT，实现将角度-距离二维回波数据变换到角度-距离频率域，得到角度-距离频率域二维回波数据；

S43、将所述角度-距离频率域二维回波数据与s_c(f,η)相乘，得到校正距离维的角度-距离频率域二维回波数据；

S5、根据雷达发射天线的频扫特性生成角度频率-距离频率域角度压缩相位校正因子，通过所述角度频率-距离频率域角度压缩相位校正因子在角度频率-距离频率域校正所述校正距离维的角度-距离频率域二维回波数据，完成角度维处理，得到校正距离维和角度维的角度频率-距离频率域二维回波数据；

所述步骤S5具体包含：

S51、根据雷达发射天线的频扫特性θ＝g_θ(f)生成角度频率-距离频率域角度压缩相位校正因子S_c1(f,f_η)，

其中f为波形时间t对应的快时间频率、f_η为机械/相控扫描时间η对应的慢时间频率，为机械/相控扫描的扫描角速度；

S52、将所述校正距离维的角度-距离频率域二维回波数据的角度维进行FFT，转换校正距离维的角度-距离频率域二维回波数据到角度频率-距离频率域，得到校正距离维的角度频率-距离频率域二维回波数据；

S53、将所述校正距离维的角度频率-距离频率域二维回波数据的角度维与S_c1(f,f_η)相乘，得到校正距离维和角度维的角度频率-距离频率域二维回波数据；

S6、对所述校正距离维和角度维的角度频率-距离频率域二维回波数据的角度维进行IFFT，完成角度聚焦，得到角度压缩的角度-距离频率域二维回波数据；对所述角度压缩的角度-距离频率域二维回波数据的距离维进行IFFT，完成距离聚焦，得到角度压缩和距离脉压的角度-距离域二维回波数据；得到所述频扫色散回波的二维成像结果。

2.如权利要求1所述的频控扫描雷达色散信号的二维成像方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述频扫色散回波，其角度维的空间采样频率可以通过调整频控扫描雷达发射波形脉冲重复频率或者扫描角速度来实现。

3.如权利要求1所述的频控扫描雷达色散信号的二维成像方法，其特征在于，所述二维成像的距离分辨率由发射波形的带宽决定，与发射波形带宽成反比，二维成像的角度分辨率由瞬时的辐射方向图-3dB波束宽度决定，与单个频率下的辐射方向图-3dB波束宽度一致。