一種側(cè)視多普勒波束銳化與前視單脈沖復(fù)合成像方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種側(cè)視多普勒波束銳化與前視單脈沖復(fù)合成像方法，對(duì)接受的ΣΔ兩路基帶數(shù)據(jù)，按照發(fā)送的格式進(jìn)行解析，得到幀頭數(shù)據(jù)：對(duì)幀頭信息中的天線伺服方位角進(jìn)行判讀，當(dāng)天線伺服方位角落入±15°時(shí)，采用前視比幅單脈沖成像模式進(jìn)行處理；否則采用DBS成像模式進(jìn)行處理；將兩種處理方法得到的圖像結(jié)果非相參積累，拼接后得到完整圖像。與傳統(tǒng)方法相比較，本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)在于：利用比幅單脈沖成像技術(shù)解決了波束前視情況下DBS方法無(wú)能為力的窘境。保留了波束側(cè)視情況下傳統(tǒng)DBS成像方法的高銳化比，即高分辨率，避免了單獨(dú)使用單脈沖成像技術(shù)成像分辨率的不足。
【專利說(shuō)明】一種側(cè)視多普勒波束銳化與前視單脈沖復(fù)合成像方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明一種屬于機(jī)載雷達(dá)成像【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種側(cè)視多普勒波束銳化與前 視單脈沖復(fù)合成像方法，針對(duì)機(jī)載雷達(dá)進(jìn)行成像時(shí)，復(fù)合利用多普勒波束銳化技術(shù)和單脈 沖成像技術(shù)拼接出全掃描區(qū)域的高質(zhì)量圖像。

【背景技術(shù)】
[0002] 在雷達(dá)成像【技術(shù)領(lǐng)域】，多普勒波束銳化（DBS)技術(shù)應(yīng)用廣泛。它利用載機(jī)平臺(tái)相 對(duì)于地面雜波的方位向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的多普勒頻率變化來(lái)提高方位向的分辨力。但是當(dāng)雷達(dá)波 束指向前視成像區(qū)域時(shí)，地面雜波的方位向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的多普勒頻率變化范圍很小，即多普 勒頻率展寬很小，形成前視成像盲區(qū)。單脈沖技術(shù)主要應(yīng)用于雷達(dá)精確測(cè)角，單脈沖成像是 利用單脈沖測(cè)角技術(shù)測(cè)得每個(gè)散射點(diǎn)的角度信息而完成成像的方法，它的圖像分辨率與多 普勒沒(méi)有關(guān)系，只與雷達(dá)波束形狀及回波信噪比有關(guān)，不受成像區(qū)域的限制。
[0003] 目前應(yīng)用DBS技術(shù)的成像系統(tǒng)很多，工程實(shí)現(xiàn)了的單脈沖成像系統(tǒng)國(guó)外有一些， 國(guó)內(nèi)目前寥寥無(wú)幾，將兩者復(fù)合應(yīng)用的雷達(dá)成像系統(tǒng)則沒(méi)有。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種側(cè)視多普勒波束銳化與前視單脈 沖復(fù)合成像方法，提供一種結(jié)構(gòu)合理，既工程實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，又能夠顯著改善成像效果的復(fù)合雷 達(dá)成像方法。
[0005] -種側(cè)視多普勒波束銳化與前視單脈沖復(fù)合成像方法，其特征在于：FPGA通過(guò) RocketIO接收外部傳送的I： A兩路基帶數(shù)據(jù)，F(xiàn)PGA與DSP之間通過(guò)總線和鏈路口連接，步 驟如下：
[0006] 步驟1 :對(duì)接受的2 △兩路基帶數(shù)據(jù)，按照發(fā)送的格式進(jìn)行解析，得到幀頭數(shù)據(jù) 和回波數(shù)據(jù)，并在FPGA中對(duì)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行頻域距離維數(shù)字脈沖壓縮，得到有效脈沖壓縮數(shù) 據(jù)：處理完成后的有效距離維單元數(shù)M，距離維分辨率c/2 0，其中：c為光速，P為信號(hào)帶 寬；
[0007] 步驟2 :對(duì)幀頭信息中的天線伺服方位角進(jìn)行判讀，當(dāng)天線伺服方位角落入 ±15°時(shí)，采用前視比幅單脈沖成像模式進(jìn)行處理；否則采用DBS成像模式進(jìn)行處理；
[0008] 所述前視比幅單脈沖成像模式：
[0009] 1、將脈沖壓縮處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)鏈路口送入DSP，在DSP中建立當(dāng)前波束各個(gè)散 射點(diǎn)存儲(chǔ)矩陣為M*K，M為表示距離維的單元個(gè)數(shù)，K為將3dB波束寬度的等分的數(shù)，Sigledme=9 3dB/K為每個(gè)通道對(duì)應(yīng)的角度值，寫入幀頭，該值用于后述前視區(qū)域的圖像拼接；
[0010] 2、利用I： A兩路脈壓數(shù)據(jù)對(duì)當(dāng)前散射點(diǎn)依次比幅單脈沖測(cè)角，根據(jù)差和比幅度 曲線獲知角誤差angle_amp = sumabs/subabs,根據(jù)差和比相位曲線獲知角誤差符號(hào)angle_ sign = subreal*sumreal+subimag*sumimag，以角誤差和角誤差符號(hào)作為角誤差值；
[0011] 將當(dāng)前天線伺服方位角與角誤差值相加，獲得當(dāng)前散射點(diǎn)的準(zhǔn)確角度值angle = Q fw+kk*angle_sign*angle_amp ;
[0012]其中 Sumabs, SUbabs 為和幅度，差幅度，SUmreal, SUmimag, SUbreal, SUbimag 為和實(shí)虛部， 差實(shí)虛部，kk為差和比斜率；
[0013] 3、根據(jù)測(cè)準(zhǔn)確角值確定M*K存儲(chǔ)矩陣中的行，根據(jù)已知的距離確定M*K存儲(chǔ)矩陣 中的列，將散射點(diǎn)的幅度值填入該行列對(duì)應(yīng)的單元；
[0014] 處理±15°所有波束的所有距離維單元后，得到波束的數(shù)據(jù)矩陣；對(duì)數(shù)據(jù)矩陣進(jìn) 行量化處理，動(dòng)態(tài)范圍保留8位；
[0015] 所述DBS成像模式：
[0016] 1、對(duì)脈沖壓縮后的2 A兩路數(shù)據(jù)進(jìn)行相參積累FFT處理，方位向的分辨率為fprt/ N，fprf為雷達(dá)重復(fù)頻率，N為相參積累點(diǎn)數(shù)；
[0017] 2、利用幀頭數(shù)據(jù)中的慣導(dǎo)信息與伺服信息估算出雜波譜中心與雜波譜寬，

【權(quán)利要求】
1. 一種側(cè)視多普勒波束銳化與前視單脈沖復(fù)合成像方法，其特征在于：FPGA通過(guò) RocketIO接收外部傳送的I：A兩路基帶數(shù)據(jù)，F(xiàn)PGA與DSP之間通過(guò)總線和鏈路口連接，步 驟如下： 步驟1 :對(duì)接受的2 △兩路基帶數(shù)據(jù)，按照發(fā)送的格式進(jìn)行解析，得到幀頭數(shù)據(jù)和回波 數(shù)據(jù)，并在FPGA中對(duì)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行頻域距離維數(shù)字脈沖壓縮，得到有效脈沖壓縮數(shù)據(jù)：處 理完成后的有效距離維單元數(shù)M，距離維分辨率c/2 0，其中：c為光速，0為信號(hào)帶寬； 步驟2 :對(duì)幀頭信息中的天線伺服方位角進(jìn)行判讀，當(dāng)天線伺服方位角落入±15°時(shí)， 采用前視比幅單脈沖成像模式進(jìn)行處理；否則采用DBS成像模式進(jìn)行處理； 所述前視比幅單脈沖成像模式： 1、 將脈沖壓縮處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)鏈路口送入DSP，在DSP中建立當(dāng)前波束各個(gè)散射點(diǎn) 存儲(chǔ)矩陣為M*K，M為表示距離維的單元個(gè)數(shù)，K為將3dB波束寬度的等分的數(shù)，Sigledni。= 9 3dB/K為每個(gè)通道對(duì)應(yīng)的角度值，寫入幀頭，該值用于后述前視區(qū)域的圖像拼接； 2、 利用I： △兩路脈壓數(shù)據(jù)對(duì)當(dāng)前散射點(diǎn)依次比幅單脈沖測(cè)角，根據(jù)差和比幅度曲線 獲知角誤差angle_amp=sumabs/subabs，根據(jù)差和比相位曲線獲知角誤差符號(hào)angle_sign =subreal*sumreal+subimag*sumimag,以角誤差和角誤差符號(hào)作為角誤差值； 將當(dāng)前天線伺服方位角與角誤差值相加，獲得當(dāng)前散射點(diǎn)的準(zhǔn)確角度值angle=Qfw+kk*angle_sign*angle_amp; 其中sumabs，subabs為和幅度，差幅度，sumreal，sumimag，subreal，subimag為和實(shí)虛部，差實(shí) 虛部，kk為差和比斜率； 3、 根據(jù)測(cè)準(zhǔn)確角值確定M*K存儲(chǔ)矩陣中的行，根據(jù)已知的距離確定M*K存儲(chǔ)矩陣中的 列，將散射點(diǎn)的幅度值填入該行列對(duì)應(yīng)的單元； 處理±15°所有波束的所有距離維單元后，得到波束的數(shù)據(jù)矩陣；對(duì)數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行量 化處理，動(dòng)態(tài)范圍保留8位； 所述DBS成像模式： 1、 對(duì)脈沖壓縮后的2A兩路數(shù)據(jù)進(jìn)行相參積累FFT處理，方位向的分辨率為fprt/N， 為雷達(dá)重復(fù)頻率，N為相參積累點(diǎn)數(shù)； 2、 利用幀頭數(shù)據(jù)中的慣導(dǎo)信息與伺服信息估算出雜波譜中心與雜波譜寬， 雜波譜中心估計(jì)公式：
雜波譜寬估計(jì)公式：
其中，veast、vnOTth為載機(jī)東速、北速，0 fw、Qel、Qpi、Qfy、Qhg、入、Q3dB分別為天線伺服 方位角、電波束指向角、載機(jī)偏流角、波束俯仰角、載機(jī)橫滾角、波長(zhǎng)、3dB波束寬度； 將估計(jì)的雜波譜中心換算成對(duì)應(yīng)的方位維多普勒通道號(hào)，用于方位維FFT后的雜波譜 中心搬移；估計(jì)的雜波譜寬換算成多普勒通道數(shù)numAfd。，按照公式sigle_dbs = 0 3dB/numAfdc; 計(jì)算每個(gè)通道對(duì)應(yīng)的角度值，寫入幀頭，該值用于后述側(cè)視區(qū)域的圖像拼接； 3、 將雜波譜中心兩側(cè)[_N/8，N/8]的方位向數(shù)據(jù)進(jìn)行量化處理，動(dòng)態(tài)范圍保留8位； 步驟3 :將兩種處理方法得到的圖像結(jié)果非相參積累，拼接后得到完整圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述側(cè)視多普勒波束銳化與前視單脈沖復(fù)合成像方法，其特征在 于：所述數(shù)據(jù)量化公式：datalh = (255*datays/(lh_yz*dataall_aver))取整，其中datalh 為量化 后的8位數(shù)據(jù)，datays為當(dāng)前待量化數(shù)據(jù)，dataallavCT為待量化所有數(shù)據(jù)的均值，lh_yz為量 化因子，該因子決定了數(shù)據(jù)的量化區(qū)間。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104407348SQ201410777463
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】雷剛, 向聰, 羅丁利, 張濤, 李濤 申請(qǐng)人:西安電子工程研究所