[发明专利]一种提高MIMO面阵雷达角度分辨率的方法

说明书

本发明公开了一种提高MIMO面阵雷达角度分辨率的方法，该方法通过在两个既不同向也不反向的方向构造两组接收和发射线阵，根据MIMO机理等效成低角度分辨率的虚拟面阵和两个高角度分辨率的虚拟线阵，通过低角度分辨率的虚拟面阵对多目标成像，得到模糊图像，再使用高角度分辨率虚拟线阵对相同的多目标在两个维度分别成像，得到两张一个维度清晰，另一个维度信息缺失的图像，最后使用图像融合和特征提取技术获得清晰的多目标图像，从而等同于提高了低角度分辨率虚拟面阵的角度分辨率。本发明生成高角度分辨率虚拟面阵，节省了高角度分辨率虚拟面阵需要的阵元的数量，从根本上解决了高角度分辨率面阵结构复杂、功耗高、成本昂贵等问题。

技术领域

本发明属于电磁波信号接收、目标定位、成像等雷达技术领域，尤其涉及一种提高MIMO面阵雷达角度分辨率的方法。

背景技术

雷达是无线电探测与测距(radio detection and ranging，radar)的简称，雷达成像技术起源于20世纪50年代，是20世纪雷达技术中一项里程碑式的突破。相比于光学成像系统，雷达成像系统无光照要求，可穿透云雾，能全天候、全天时工作。早期成像雷达主要用于战场侦察、目标分类与识别等军事领域，后来逐渐延伸到地形测绘、震区灾情评估、农作物长势调查、安检、智慧交通、医疗诊断、多传感信息融合等领域。

角度分辨率是雷达成像质量的重要技术指标之一，天线孔径是决定角度分辨率的关键因素，近年来，采用MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出)虚拟孔径技术，MIMO雷达是利用发射天线等效为更多的接收天线，以增加接收天线的阵元数量及孔径，从而提高雷达成像分辨率。

要获得高分辨率雷达图像，需要在2D平面内有更多的接收阵元，目前有两种方式在2D平面内获得更多的接收阵元：一种方法是利用一维线性阵元沿与线性阵列垂直的方向扫描，通过线阵扫描形成面阵；另一种方法是利用MIMO机制，构造面阵，发射天线对应虚拟面阵的行或者列，接收天线对应虚拟面阵的列或者行。但这两种方法均存在弊端：利用线阵扫描的方法需要借助机械运动，可靠性不高，成像速度受扫描时间的制约，并且信号合成与处理算法复杂；受收发天线数量及硬件资源的影响，MIMO虚拟阵天线孔径提升有限，从而制约图像分辨率的提升。

根据雷达成像机理，平面或非平面阵列能够在整个空间内与目标散射信号形成映射关系，因而获取到的目标外形、位置等信息是全面的；而线阵只能获取目标某一维度的信息，另一维度的信息会出现模糊，因而存在目标部分信息丢失或者出现假目标的现象。但结合面阵和线阵，对目标进行成像，则图像质量将优于初始面阵。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种提高MIMO面阵雷达角度分辨率的方法。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：一种提高MIMO面阵雷达角度分辨率的方法，记两个既不同向也不反向的方向为x方向和y方向，即x和y方向夹角θ取值范围为0°＜θ＜180°；其中x方向有u根发射天线t₁，t₂，…t_u-1，t_u，所述u≥2；此外，x方向还有n根接收天线r₁，…r_h，r_h+1，…r_j，r_j+1，…r_n，所述n≥2；y方向有M根发射天线T₁，…T_I，T_I+1，…T_K，T_K+1，…T_M，所述M≥2；此外，y方向还有v’根接收天线R₁，R₂，…R_v’-1，R_v’，所述v’≥2；