專利名稱：機(jī)械掃描雷達(dá)的多普勒波束銳化快速成像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及雷達(dá)成像，可用于實(shí)時(shí)性的快速大視角范圍的地面成像。
背景技術(shù)：
機(jī)載雷達(dá)波束照射區(qū)內(nèi)的地面固定目標(biāo)由于方位不同造成其視線與雷達(dá)的速度向量的夾角也不同，即它們相對(duì)載機(jī)具有不同的徑向速度而產(chǎn)生不同的多普勒頻移。多普勒波束銳化DBS是將同一波束內(nèi)的固定目標(biāo)回波波束分裂成若干窄的子波束，由于不同的子波束有不同的方位角，對(duì)應(yīng)不同的多普勒頻率，因此可以通過把多普勒頻率分開將不同的方位角分開，有效地改善雷達(dá)方位向分辨率。在多普勒波束銳化成像算法中存在如下關(guān)系
權(quán)利要求
1.一種機(jī)械掃描雷達(dá)的多普勒波束銳化快速成像方法，包括如下步驟(1)利用已知的機(jī)械掃描雷達(dá)工作參數(shù)，計(jì)算恒定的雷達(dá)脈沖積累個(gè)數(shù)Mu ΑΘ r M =——.fr其中，V0是天線轉(zhuǎn)速，Δ θ是波束寬度，f；是雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率；(2)根據(jù)所得的雷達(dá)脈沖積累個(gè)數(shù)M和已知的機(jī)械掃描雷達(dá)工作參數(shù)，計(jì)算多普勒波束銳化的銳化比N N = ^ifr其中，Δ。表示天線掃描角最小處的多普勒帶寬；(3)將不斷接收到的雷達(dá)回波經(jīng)脈沖壓縮后作為距離向，按接收順序排成距離-方位矩陣，同時(shí)記錄接收到的雷達(dá)回波數(shù)目，當(dāng)接收的雷達(dá)回波數(shù)目達(dá)到3*Μ時(shí)，用一方位向長(zhǎng)度為3*Μ，距離向長(zhǎng)度與雷達(dá)回波距離向采樣點(diǎn)數(shù)相等的滑窗，在已排成的距離-方位矩陣中讀取數(shù)據(jù)；(4)將讀取出的數(shù)據(jù)中第1到第2*Μ個(gè)雷達(dá)回波排成的小距離-方位矩陣Α，將第Μ+1 到第3*Μ個(gè)雷達(dá)回波排成的小距離-方位矩陣B，對(duì)A和B這兩個(gè)距離-方位矩陣分別運(yùn)用能量均衡法進(jìn)行多普勒中心估計(jì)，得到小距離-方位矩陣A的多普勒中心fdl和小距離-方位矩陣B的多普勒中心fd2;(5)根據(jù)所估計(jì)的兩個(gè)多普勒中心fdl和fd2，確定插值頻率點(diǎn)集fn5a) / =("_ 令)., Λι，η = 1，2，ΛΝ，Ν 是偶數(shù)；5b) fn = (n-^)-fd2Nf^ ,η = 1,2, ΛΝ，Ν 是奇數(shù)；(6)根據(jù)所估計(jì)的多普勒中心fd2對(duì)小距離-方位矩陣B進(jìn)行方位向多普勒中心補(bǔ)償， 使方位向數(shù)據(jù)的中心頻率移到0頻處；(7)對(duì)多普勒中心補(bǔ)償后的數(shù)據(jù)進(jìn)行方位向FFT，以完成信號(hào)能量積累，此時(shí)多普勒中心補(bǔ)償后的距離-方位矩陣變成了距離-頻率矩陣，其頻率范圍是-4/2到仁/2 ；(8)從距離-頻率矩陣中抽取出位于插值頻率點(diǎn)集fn所對(duì)應(yīng)頻率上的數(shù)據(jù)，得到一幅方位向角分辨率一致，且數(shù)據(jù)率一致的子圖；(9)將得到的子圖按得到的順序沿頻率向直接進(jìn)行拼接，得到一幅大視角范圍的圖像；(10)等待雷達(dá)再次接收到M個(gè)雷達(dá)回波數(shù)據(jù)后，將滑窗沿方位向下滑M，再次讀取數(shù)據(jù)，執(zhí)行步驟(11)；(11)重復(fù)步驟(4)到步驟(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其中步驟(6)所述的根據(jù)所估計(jì)的多普勒中心fd2對(duì)小距離-方位矩陣B進(jìn)行方位向多普勒中心補(bǔ)償，是將小距離-方位矩陣B的每一個(gè)方位向數(shù)據(jù)分別乘以多普勒中心補(bǔ)償函數(shù)exp(-j2 π fd2k/f；)，k = 0,1, A2M-1進(jìn)行逐一補(bǔ)償，用補(bǔ)償后的數(shù)據(jù)代替對(duì)應(yīng)方位向數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)小距離-方位矩陣B的方位向多普勒中心補(bǔ)償。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其中步驟(8)所述的從距離-頻率矩陣中抽取出位于插值頻率點(diǎn)集fn所對(duì)應(yīng)頻率上的數(shù)據(jù)，是依次從插值頻率點(diǎn)集fn中讀取頻率值，當(dāng)讀取的頻率值是矩陣的頻率分辨率的整數(shù)倍時(shí)，直接抽取出距離-頻率矩陣中此頻率對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，反之，在距離-頻率矩陣中采用線性插值的方法抽取出此頻率對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)；將抽取出的數(shù)據(jù)按頻率由小到大的順序排列成一幅子圖。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其中步驟(9)所述的將得到的子圖按得到的順序沿頻率向直接進(jìn)行拼接，是將得到的子圖以第一幅子圖為基準(zhǔn)圖像，按得到的順序沿頻率向直接進(jìn)行排列，得到一幅大視角范圍的圖像。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種機(jī)械掃描雷達(dá)的多普勒波束銳化快速成像方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)不能用于機(jī)械掃描雷達(dá)的問題。其實(shí)現(xiàn)過程是先確定脈沖積累個(gè)數(shù)M和銳化比N，將脈沖壓縮后的回波按接收順序排成距離-方位矩陣；在該矩陣中按接收順序取出方位向長(zhǎng)度為2*M，且相互重疊M的兩個(gè)小矩陣，并對(duì)它們分別進(jìn)行多普勒中心估計(jì)；用這兩個(gè)多普勒中心計(jì)算插值頻點(diǎn)，同時(shí)用后一個(gè)多普勒中心對(duì)后一個(gè)小矩陣進(jìn)行方位向多普勒中心補(bǔ)償；然后進(jìn)行方位向FFT，利用插值頻點(diǎn)從FFT后的數(shù)據(jù)中抽取出一幅子圖，將子圖按得到的順序進(jìn)行拼接，得到一幅大的圖像。本發(fā)明與現(xiàn)有的DBS成像方法相比，運(yùn)算量小，對(duì)雷達(dá)性能要求低，可用于傳統(tǒng)的機(jī)械掃描雷達(dá)DBS成像。
文檔編號(hào)G01S7/41GK102176018SQ201110062109
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月15日
發(fā)明者吳艷, 左磊, 張曉偉, 張鵬, 李響, 李明, 王亞軍, 羅小云 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)