[发明专利]基于天线相位方向图补偿的圆弧孔径雷达成像方法和雷达

权利要求书

1.一种基于天线相位方向图补偿的圆弧孔径雷达成像方法，其特征在于，包括步骤：

S1、对圆弧孔径雷达的天线方向图进行精准测量，获得雷达天线相位特性矩阵；

S2、将圆弧孔径雷达固定在预定位置，对雷达探测区域进行成像网络剖分，形成若干成像像素点；并将所述圆弧合成孔径雷达的摆臂旋转形成的圆弧划定多个圆弧合成孔径，同时对每个所述圆弧孔径位置的采样回波进行脉冲压缩，得到一维距离像；

S3、获取所述圆弧合成孔径雷达在单一所述圆弧合成孔径上波束照射范围内的所有所述成像像素点，计算每个所述成像像素点与所述圆弧合成孔径之间的距离延迟、方位角与俯仰角；

S4、根据步骤S3中每个所述成像像素点的所述方位角和所述俯仰角结合所述雷达天线相位特性矩阵计算得到每个像素点的相位补偿因子；多个所述相位补偿因子形成相位补偿矩阵；

S5、根据步骤S3中所述成像像素点的所述距离延迟和所述步骤S2得到的所述圆弧合成孔径的一维距离像，将所述一维距离像中的复数值投影至相应的所述成像像素点，同时对各个所述成像像素点进行空变补偿，进而与步骤S4得到的所述相位补偿矩阵复共轭相乘得到当前所述圆弧合成孔径的子图像；

S6、将步骤S2中确定的所有所述圆弧合成孔径均执行步骤S3-S5，将各个所述圆弧合成孔径得到的所述子图像进行相干叠加得到最终成像。

2.根据权利要求1所述的基于天线相位方向图补偿的圆弧孔径雷达成像方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括：

S51、根据所述距离延迟将所述一维距离像中的复数值投影至相应的所述成像像素点，同时对所述成像像素点进行多普勒相位和剩余视频相位的空变补偿，得到所述成像像素点的补偿图像；

S52、将得到所述补偿图像与所述相位补偿矩阵进行复共轭相乘，得到所述圆弧合成孔径的所述子图像。

3.根据权利要求1所述的基于天线相位方向图补偿的圆弧孔径雷达成像方法，其特征在于，步骤S2中，所述一维距离像的获取步骤包括：

S21、所述圆弧合成孔径雷达对采样回波根据雷达发射信号进行混频后，得到差频信号；

S22、对所述差频信号进行去斜处理，得到时域信号；

S23、对所述时域信号进行傅立叶变换得到采样回波频谱；

S24、根据频率与目标距离的对应关系，得到采样回波的一维距离像。

4.根据权利要求3所述的基于天线相位方向图补偿的圆弧孔径雷达成像方法，其特征在于，所述步骤S21中，所述差频信号的求解过程为：

所述雷达发射信号s_T(t)的表达式为：

其中，f_c为载频；T_p为信号脉宽；t为快时间；θ(α,β)为天线相位因子；K_r为调频率；α为雷达照射目标的方位角；β为雷达照射目标的俯仰角；

所述采样回波的表达式为：

其中，c为光速；R(η)为目标与雷达之间的瞬时斜距；τ₀为悬臂旋转起始时刻；η＝τ_n+t，为悬臂以角速度ω旋转一定角度后的当前时刻，τ_n为慢时间；

所述瞬时斜距R(η)可表示为：

其中，r₀为雷达转臂旋转轴中心到目标的距离；L为悬臂长度；

混频后的差频信号为：

其中，R_Δ为距离差值，R_Δ＝R(η)-R_ref；R_ref为参考距离。

5.根据权利要求3所述的基于天线相位方向图补偿的圆弧孔径雷达成像方法，其特征在于，所述步骤S22中，所述时域信号的表达式为：

其中，r₀为雷达转臂旋转轴中心到目标的距离；R_Δ为距离差值，R_Δ＝R(η)-R_ref；R_ref为参考距离；τ₀为起始时刻；θ(α,β)为天线相位因子；T_p为信号脉宽；K_r为调频率。