[发明专利]基于毫米波雷达的近场ISAR干涉转台成像方法

权利要求书

1.基于毫米波雷达的近场ISAR干涉转台成像方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、利用正对目标放置的毫米波雷达发射天线A和接收天线B、C发射并接收目标的回波信号；

所述毫米波雷达发射调频连续波信号，雷达发射信号的总帧数为M，每帧包括N个调频连续波信号，脉冲信号重复时间为T，第n个脉冲时刻时间为t_n=nT；

步骤2、对天线B、C接收到的目标回波信号做脉冲压缩处理，得到目标的一维距离像；

雷达得到的目标回波信号是由多个散射点组成的，对于目标回波信号上的每一个散射点P，以R_AP(t_n)、R_BP(t_n)和R_CP(t_n)分别表示散射点P到发射天线A、接收天线B和接收天线C的在t_n时刻的瞬时距离；定义R_B(t_n)与R_C(t_n)分别如下：

R_B(t_n)＝(R_AP(t_n)+R_BP(t_n))/2

R_C(t_n)＝(R_AP(t_n)+R_CP(t_n))/2

接收天线B和接收天线C接收到的回波信号S_B(t_k,t_n)、S_C(t_k,t_n)分别为：

其中，t_k为距离向快时间，t_n为方位向慢时间、即步骤1中的第n个脉冲时刻时间，σ_p为散射点P的后向散射系数，c为真空中电磁波的传播速度，T_p发射信号的脉冲宽度，f_c为调频连续波信号的载波频率，K为调频连续波信号的调频率；

对两接收天线接收到的回波信号进行距离向脉冲压缩，得到一维距离像S_Brp(f_rp,t_n)、S_Crp(f_rp,t_n)分别为：

其中，f_rp为距离向脉冲压缩后得到的距离频率，其与距离向中的距离相互对应，σ_pf为脉冲压缩后的后向散射系数；

从而将由单个散射点的一维距离向扩展得到整个目标的一维距离像；

步骤3、计算步骤2中得到的一维距离像的距离向分辨率和方位向分辨率；

根据预先设置的调频连续波信号以及毫米波雷达的系统参数计算距离分辨率d_r：

其中，F_s为采样频率，A_s为采样点数；

利用毫米波雷达系统的转台参数计算方位向分辨率d_a：

其中ω为转台的旋转角速度，λ为发射信号电磁波的波长；

步骤4、对接收天线B处理得到的目标一维距离像数据进行沿距离向插值，然后进行相位补偿，相干叠加得到BP成像结果：

根据步骤2得到的一维距离像数据截取包含目标的成像区域，并根据此成像区域划分成像网格(x,y)，其中x为划分后的成像网格的方位向位置，y为划分后的成像区域的距离向位置，且划分后的成像网格区域包含目标区域，划分后的成像网格的采样间隔均小于步骤3中计算得到的距离向分辨率以及方位向分辨率；

对截取的、包含目标的一维距离像数据沿距离向使用线性插值法进行插值升采样；

记插值后的一维距离像数据起始时刻对应的方位向角度为0°，以此计算转台目标在t_n时刻的旋转累加角度

以转台旋转中心为参考系坐标原点，计算划分后的成像区域所有网格点(x,y)到转台旋转中心的距离R_xy：

以转台旋转中心为参考系坐标原点，计算划分后的成像区域所有网格点(x,y)在t_n时刻的位置坐标：

得到t_n时刻，划分后的成像区域所有网格点(x,y)到接收天线B的瞬时距离

其中，为接收天线B到转台旋转中心的距离，为固定参数；

对截取的、包含包含目标的一维距离像数据进行相位补偿，相干叠加得到BP成像结果；

步骤5、将从接收天线B和接收天线C分别处理得到的一维距离像数据，进行方位向处理，分别得到接收天线B和接收天线C的距离多普勒成像结果，再将成像结果的相位分别表示为：

其中t₀为成像初始时刻的脉冲时间，R_B(q₁,q₂)为t₀时刻图像像素点(q₁,q₂)到接收天线B单程距离,R_C(q₁,q₂)为t₀时刻图像像素点到接收天线C单程距离；

步骤6、对步骤5得到的两幅距离多普勒成像结果的相位，进行两两共轭相乘的干涉处理，并提取结果中的干涉相位

步骤7、利用干涉相位的关系，反演得到目标的第三维坐标信息，表示如下：

其中，Z_PD(q₁,q₂)是图像像素点对应的高度信息，L_BC为接收天线B和C之间的基线长度。