[发明专利]一种基于多径信号的超宽带雷达成像方法

摘要

本发明提出一种基于多径信号的超宽带雷达成像方法。技术方案是：首先，在已知反射体位置的情况下，根据信号传播的路径设置镜像虚拟发射天线和镜像虚拟接收天线；然后，根据成像几何对多径信号进行相位和幅度补偿，并以任意一对发射天线和接收天线进行成像；最后，将各收发天线对的成像结果进行相干叠加，获得最终的图像。本发明在成像过程中利用来自不同方向的多径信号增长雷达接收天线孔径，达到了提高目标成像分辨率的目的。

主权项

一种基于多径信号的超宽带雷达成像方法，其特征在于，包括下述步骤：第一步，确定虚拟天线位置：根据成像场景中实际发射天线、实际接收天线和反射体位置，根据信号传播路径，在相应位置设置镜像虚拟发射天线和镜像虚拟接收天线；第二步，多径信号相位和幅度补偿：根据信号传播路径，由第一介质入射到第二介质时，入射角为θi，折射角θt由Snell定律计算： sin θ i sin θ t = ϵ 2 ϵ 1 其中ε1是第一介质的介电常数，ε2是第二介质的介电常数；再由Fresnel公式计算出反射电场Er和入射电场Ei复振幅之比： r ⊥ = E r E i = η 2 cos θ i - η 1 cos θ t η 2 cos θ i + η 1 cos θ t r / / = E r E i = η 1 cso θ i - η 2 cos θ t η 1 cos θ i + η 2 cos θ t r⊥为垂直极化时反射电场Er和入射电场Ei复振幅之比；r//为水平极化时反射电场Er和入射电场Ei复振幅之比，其中η1为第一介质波阻抗；η2为第二介质波阻抗；利用电场复振幅之比对被反射体反射的信号进行相位和幅度补偿；第三步，各收发天线对成像：计算任意一对发射天线和接收天线之间的成像结果f(x,y)，计算过程如下：假设发射天线坐标(xt,0)，接收天线坐标(u,0)；令发射信号为p(t)，则接收信号为： s ( t , u ) = ∫ ∫ g ( x , y ) p ( t - ( x - u ) 2 + y 2 + ( x - x t ) 2 + y 2 c ) dxdy 其中t为快时间，c为电磁波波速，g(x,y)是场景(x,y)处的散射函数，利用下式获得成像结果： f ( x , y ) = ∫ ∫ s ( t , u ) δ ( t - ( x - u ) 2 + y 2 + ( x - x t ) 2 + y 2 c ) dtdu 其中f(x,y)是场景(x,y)处的图像值，δ(·)是冲击函数；通过上述过程计算出任意一对发射天线和接收天线之间的成像结果；第四步，成像结果相干叠加：将第三步中所得到的各成像结果进行叠加，获得高分辨率成像效果。