[发明专利]一种基于递归结构波束形成的二维成像方法及系统

权利要求书

1.一种基于递归结构波束形成的二维成像方法，其特征在于，所述方法包括：

通过雷达系统接收待成像目标上每个散射点发射的信号，作为每个散射点的雷达回波信号；

根据每个散射点的雷达回波信号，确定每个散射点的偏转方位和偏转俯仰；

获取期望波束的空域参数信息；所述空域参数信息包括空间采样频率、空间采样周期和入射信号的空间频率；

根据每个散射点的偏转方位和偏转俯仰以及所述期望波束的空域参数信息，利用空时等效性，构造每个散射点的二阵元一级反馈波束形成器的二维递归结构波束响应表达式，具体包括：

利用空时等效性，将空域参数信息转化为时域期望递归型滤波器参数；

空时等效性为：

d＜-＞T

w_i＜-＞h_i(f)

g_k＜-＞h_k(f)

g₀＜-＞1

可见，对应入射信号的空间频率f，阵元间距d对应空间采样周期T，第i个主阵元的加权系数w_i对应第i个频谱密度函数h_i(f)，k级反馈系数g_k对应第k个频谱密度函数h_k(f)，一级反馈系数g₀对应1，称为空间采样频率；

将频域波束参数信息转化为时域期望递归型滤波器参数，首先检测频域波束参数信息的波长信息和角度信息，对波长信息和角度信息进行傅里叶反变换，得到时域期望递归型滤波器参数；

将时域期望递归型滤波器参数输入至FDATOOL滤波器设计工具，得到递归型滤波器的滤波系数；滤波系数包括零点系数和极点系数；

零点改变各模态在输出中的比例关系，极点确定系统的运动模态，决定系统的稳定性；得到滤波器的参数后，直接将参数输入FDATOOL滤波器设计工具，得到滤波器的滤波系数；

将零点系数作为加权系数、极点系数作为反馈系数、偏转方位作为方位角、偏转俯仰作为俯仰角，构造每个散射点的二阵元一级反馈波束形成器的二维递归结构波束响应表达式为其中，y_i(t)为散射点i的波束输出信号，w₀和w₁分别为第1个、第2个主阵元的加权系数，g₁为一级反馈系数，s_i(t)为雷达系统接收散射点i的雷达回波信号，d为阵元间距，λ为波长，θ_i为散射点i对应的俯仰角，为散射点i对应的方位角；

对于二维相控阵列天线，在暂不考虑调整波束相位情况下，递归结构波束响应为如下形式：

式中，表示二维递归结构波束响应，下角标I表示IIR滤波器首字母I，w_p表示第p个主阵元的加权系数，w_i表示第i个主阵元的加权系数，N表示方位向阵元数，M表示俯仰向阵元数，g_k表示第k个反馈阵元的反馈系数，g_k的下角标k表示第k个反馈阵元，H表示反馈阵元数，θ表示俯仰角，表示方位角；

在此采用L型阵列，取N＝1,M＝0,H＝1，对于二阵元一级反馈：

式中，s(t)为接收信号，y(t)为输出信号；

将每个散射点的雷达回波信号分别输入每个散射点的二阵元一级反馈波束形成器的二维递归结构波束响应表达式，获得每个散射点的波束输出信号；

利用匹配滤波器对每个散射点的波束输出信号分别进行匹配滤波，并确定每个散射点的匹配滤波后的波束输出信号的强度幅值；

根据强度幅值与灰度等级的对应关系，确定每个散射点的匹配滤波后的波束输出信号对应的灰度等级；

根据每个散射点的偏转方位和偏转俯仰，确定每个散射点在方位俯仰平面上的位置；

根据每个散射点的匹配滤波后的波束输出信号对应的灰度等级和每个散射点在方位俯仰平面上的位置，生成所述待成像目标的二维成像。