[发明专利]一种综合MIMO雷达和ISAR的目标检测和成像方法

权利要求书

1.一种综合MIMO雷达和ISAR的目标检测和成像方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一、构建基于ISAR和MIMO雷达的应用场景；

应用场景包括雷达待检测的目标，TX射频组件、RX射频组件、混频器、ADC(模数转换器)、微控制器MCU、信号处理器、显示器和电源；

步骤二、TX射频组件和RX射频组件组成MIMO雷达天线阵面，TX射频组件对待检测目标分时发送线性调频LFM信号；

发送的LFM波形信号为：

其中，A₀为发射信号的幅度，f₀为载频，T为脉冲宽度，为调频斜率，B为信号带宽，表示宽度为T的矩形脉冲；

步骤三、线性调频LFM信号经过时延产生回波信号；

接收的回波信号为：

其中，A′₀为回波信号的幅度，τ为回波信号和发射信号之间的延时，c为光速，R为雷达相对于目标散射中心的距离；

步骤四、对回波信号进行去斜操作，得到时域回波信号；

步骤五、对去斜后的时域回波信号进行MIMO信号处理，得到待检测目标的距离、速度、方位角度和信噪比；

具体步骤如下：

首先、对时域回波信号的距离维数据进行加窗和傅里叶变换，得到距离谱以及对应的各距离索引；然后，对距离谱的速度维进行加窗和傅里叶变换，得到速度谱以及对应的各速度索引；对速度谱做多普勒补偿；继续对补偿后的速度谱的角度维进行加窗和傅里叶变换，得到方位角度谱以及对应的各方位角度索引；最后，对方位角度谱做恒虚警率检测，估计出目标的距离、速度、角度和信噪比；

恒虚警率检测具体过程为：

首先，合并天线通道距离-速度谱，即RD谱，在RD谱上找无目标区域，将该区域的平均功率设定为噪声功率；

然后，根据噪声功率计算RD谱上所有峰值点的信噪比，选择SNR超过虚警门限的局部峰值点；

接着，判断各局部峰值点的信噪比是否大于各对应的距离索引门限，如果是，该峰值点记为有效峰值点，否则，该峰值点被舍弃；

最后，从有效峰值点中，选择距离索引和速度索引都相同的目标点，选择功率最大值的点，通过该功率最大值下降固定功率作为过滤门限值，并将超过该过滤门限值的点作为有效点目标；

将各有效目标点的距离索引乘以对应的距离分辨率，得到各目标与雷达之间的距离；

将各有效目标点的速度索引乘以对应的速度分辨率，得到各目标的速度；

将各有效目标点的方位角度索引乘以对应的角度分辨率，得到各目标的方位角度；

步骤六、对去斜后的时域回波信号进行ISAR信号处理，得到待检测目标的距离，速度和高度；

首先，对时域回波信号进行运动补偿；

具体为：将时域回波在包络上对齐到同一距离后，对距离维数据进行加窗和傅里叶变换，得到距离R谱，然后将R谱乘以目标平动引起的相位分量，进行相位补偿；

然后，对距离谱的速度维进行加窗和傅里叶变换得到速度谱；对速度谱做多普勒补偿；合并天线通道距离-速度谱，即RD谱，并做恒虚警率检测，估计出目标的距离和速度；

最后，利用相对运动，测出目标相对于雷达的俯仰角度变化，结合雷达和目标的距离，计算目标和雷达之间的高度；

步骤七、将MIMO信号处理的结果和ISAR信号处理的结果相结合，得出最终的目标检测结果和成像结果。

2.如权利要求1所述的一种综合MIMO雷达和ISAR的目标检测和成像方法，其特征在于，所述的步骤四中去斜公式为：s(t)＝s_r(t)*s_t(t)′；s_t(t)′是发送的LFM波形信号s_t(t)的复共轭。

3.如权利要求1所述的一种综合MIMO雷达和ISAR的目标检测和成像方法，其特征在于，所述的步骤五中虚警门限人为根据经验设定。

4.如权利要求1所述的一种综合MIMO雷达和ISAR的目标检测和成像方法，其特征在于，所述的步骤六中计算目标和雷达之间的高度具体为：目标运动时，目标散射点相对雷达的俯仰角度会发生变化，即转动引起多普勒相位，利用该多普勒相位，结合目标运动参数的估计，进行散射点的垂直维坐标计算，从而得到目标相距雷达的高度。