[发明专利]一种频域加窗单视快速雷达成像优化解析方法

说明书

本发明涉及一种频域加窗单视快速雷达成像优化解析方法包括以下步骤：雷达接收场值和雷达像构成傅里叶变换对；公式修正，根据直角坐标系（l，d）下的加窗归一化雷达成像定义，进行公式修正；矩形窗代入；转换解析，单视快速成像需要将其转换成解析表达式，得到矩形窗加权的单视雷达成像公式；建立通用解析表达式，对所有加窗单视雷达成像公式建立通用解析表达式；建立常用窗函数关键变量列表。本发明实现并验证了频域加窗单视快速雷达成像技术，使得单视快速雷达成像技术能够与传统扫频扫角雷达成像技术一样实现窗函数过滤，进而实现成像图像旁瓣、栅瓣抑制，在不影响单视快速成像效率的情况下，实现成像结果的优化。

技术领域

本发明涉及一种频域加窗单视快速雷达成像优化解析方法，属于雷达图像去噪技术领域。

背景技术

雷达成像能够通过回波重构目标几何和材质特性，在目标跟踪、识别等领域有着广泛应用。其中高分辨一维距离像常用于引爆点判断，二维雷达像常用于目标识别、遥感数据分类，三维雷达成像是当前自动驾驶领域重要雷达特征识别的依据，如何获取目标及环境的三维雷达成像数据是当前自动驾驶领域的研究热点之一。

传统雷达成像技术建立在天线孔径电磁分布和远场散射的傅里叶变换关系之上，通常采用合成孔径模式提高方位分辨率。从一维到二维，再到三维，成像的信息利用率越来越高，二维和三维等更优的成像技术随着硬件技术的发展正逐渐走向实用化。在自动驾驶领域，因为毫米波雷达的全天候特性，基于三维毫米波雷达成像的目标特性技术研究越来越受重视。

基于电磁散射特性理论建模的雷达成像技术是当前获取目标及其环境雷达散射特性数据的重要手段，已经在军用目标识别和民用遥感领域获得了应用。单视毫米波雷达成像源于电磁仿真技术，可以大幅度降低单站成像所需的宽带和角度采样开销，提高获取成像切片数据的效率。该技术最早应用于雷达目标散射特性的时域仿真，通过目标剖分面元时域响应的解析表达式与信号的卷积快速获取时域回波；随后该技术应用于二维ISAR成像，并于近年应用于目标自动识别和城区遥感电磁特征提取。

傅里叶变换之前的孔径数据（定义为频域）的非均匀加窗成像可以有效降低成像的旁瓣电平，提高目标视觉分辨率，是雷达成像算法的标配。单视快速成像主要应用于目标的特征提取和强散射诊断，有学者曾尝试加入窗函数，但窗函数加载在每个面元的像数据上，定义为时域加窗。本文推导获取了标准的频域加窗单视成像的解析表达式，可以在保持单视成像高效率的同时获得加窗效果。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种频域加窗单视快速雷达成像优化解析方法，其具体技术方案如下：

一种频域加窗单视快速雷达成像优化解析方法，包括以下步骤：

步骤1：构成傅里叶变换对，单视毫米波成像雷达的定义取自传统扫频扫角雷达成像，即雷达接收场值和雷达像构成傅里叶变换对，如公式（1）所示，

（1）

其中表示像域坐标中的像或目标函数，为雷达视线方向的空间频率，且满足，因此即电波传播常数，表示频率，表示波速，为视线正交方向的空间频率，为方位或俯仰所指的方向，为目标雷达回波场值；

步骤2：公式修正，根据直角坐标系下的加窗归一化雷达成像定义，进行公式修正，如公式（2）所示，

（2）

其中表示目标散射函数，为目标中心到观察点的距离，远场为无穷大，，分别表示观察点的散射场和入射场；为窗函数，是幅度归一化因子；

步骤3：矩形窗代入，当是矩形窗，如公式（3）所示，

（3）

将公式（3）代入公式（2），如公式（4）所示，

（4）；