一种基于发射波形方位向调制的机载雷达前视成像方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于机载雷达成像技术领域，特别涉及一种基于发射波形方位向调制的机 载雷达前视成像方法，适用于机载雷达的对地侦察攻击、自主导航、海洋搜索以及导弹末端 匹配制导，也可适用于非前视情况下的地形测绘和广域监视。
【背景技术】
[0002] 机载雷达通过发射大时宽带宽积信号提高机载雷达成像的距离向分辨率，并利用 机载雷达的载机平台与地面非合作目标的相对运动带来的多普勒频域提高机载雷达成像 的方位向分辨率，具有全天时、全天候、高分辨的特点。但是，当机载雷达工作在前视条件下 时，机载雷达的载机航迹方向与机载雷达的天线波束指向重合，再加上机载雷达回波信号 的多普勒变化率非常小，致使机载雷达成像的方位分辨率急剧下降。
[0003] 目前，常用的合成孔径雷达(SAR)和多普勒波束锐化(DBS)技术等方法失效，分别 会形成机载雷达成像的前视探测盲区，使得无法对机载雷达的前视场景进行成像。对于机 载雷达的载机着陆时对前方跑道的成像，或者导弹下落时对打击区域的成像，通常采用实 波束成像方法或单脉冲前视成像方法完成，但实波束成像方法或单脉冲前视成像方法的方 位分辨率要么依赖于波束主瓣宽度，要么对回波信号的信噪比要求较高，尤其复杂环境下 时更难满足实时性要求。
【发明内容】
[0004] 针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种基于发射波形方位向调制 的机载雷达前视成像方法，该种基于发射波形方位向调制的机载雷达前视成像方法将发射 的机载雷达信号波形在方位向进行调制，用于增加发射信号的方位向带宽，并且在接收机 载雷达回波信号时进行方位向的匹配滤波，最终获得前视场景下的机载雷达高分辨成像。
[0005] 为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
[0006] -种基于发射波形方位向调制的机载雷达前视成像方法，包括以下步骤：
[0007] 步骤1，获取方位向调制波形，得到所述方位向调制波形的调制序列波形；
[0008] 步骤2,机载雷达在距离向发射线性调频信号，同时根据所述方位向调制波形的调 制序列波形对所述线性调频信号在方位向进行缓慢调制，得到经过方位向缓慢调制后的发 射信号波形50匕），其中，表不快时间，tn表不第n时刻；
[0009] 步骤3,机载雷达接收第q个相干积累时间间隔内经过方位向缓慢调制后的发射信 号波形<14；)的回波信号，并对所述第q个相干积累时间间隔内经过方位向缓慢调制后的 发射信号波形的回波信号依次进行距离向的脉冲压缩和匹配滤波处理，得到第q个 相干积累时间间隔对应的距离脉压回波信号;其中，qe{l，2,…，Q}，Q表示机载雷达天线在 一个周期内扫描的相干积累时间间隔总个数；
[0010] 步骤4,对第q个相干积累时间间隔对应的距离脉压回波信号在距离频域内乘以距 离走动校正因子H(f，t)，得到第q个相干积累时间间隔对应的距离徙动校正回波信号；其 中，f表示距离频率，t表示慢时间；
[0011] 步骤5,对第q个相干积累时间间隔对应的距离徙动校正回波信号进行相关处理并 求其平均值，获得第q个相干积累时间间隔对应的机载雷达多普勒中心估计值fd;
[0012] 步骤6,根据第q个相干积累时间间隔对应的机载雷达多普勒中心估计值fd，对第q 个相干积累时间间隔对应的距离徙动校正回波信号进行多普勒中心补偿，得到第q个相干 积累时间间隔对应的多普勒中心补偿回波信号；
[0013] 步骤7,重复执行步骤3-步骤6,直到得到第Q个相干积累时间间隔对应的多普勒中 心补偿回波信号，此时得到第1个相干积累时间间隔对应的多普勒中心补偿回波信号到第Q 个相干积累时间间隔对应的多普勒中心补偿回波信号，并将其按照Q个相干积累时间间隔 各自经过方位向缓慢调制后的发射信号波形的回波信号接收顺序进行存储，得到机 载雷达在一个扫描周期Q个相干积累时间间隔内的回波信号，其中每一个相干积累时间间 隔对应的回波信号包含N个脉冲，并将机载雷达在一个扫描周期Q个相干积累时间间隔内的 回波信号划分为M个距离单元，然后计算得到第m个距离单元的脉冲表达式S(m) {1， 2,…，M}，M表示机载雷达在一个扫描周期内接收到的回波信号包含的距离单元总个数；
[0014] 步骤8,根据所述方位向调制波形的调制序列波形，对M个距离单元各自对应的脉 冲表达式分别进行方位向匹配滤波处理，最终得到匹配滤波后的机载雷达成像
[0015] 步骤9,将所述匹配滤波后的机载雷达成像转化为大地坐标系下，即可得到 前视场景下的机载雷达成像。
[0016] 本发明的有益效果为：
[0017]第一，本发明创造性地提出了一种方位调制的SBAMIR成像框架，突破了传统的机 载雷达成像对多普勒相位历史的依赖，不仅能够在多普勒相位历史变化很小的情况下实现 前视场景下机载雷达的高分辨成像，还能够实现非前视场景下机载雷达的高分辨成像，使 得本发明的方法的应用范围更加广泛；
[0018] 第二，本发明方法在具体实现时不需要对现有的机载雷达进行硬件改进，只需通 过发射波形的改变便能够在实际工程中进行实现应用。
【附图说明】
[0019] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0020] 图1是本发明的一种基于发射波形方位向调制的机载雷达前视成像方法流程示意 图；
[0021] 图2是本发明SBAMIR的成像示意图；其中，v表示机载雷达的载机平台速度；
[0022]图3是20dB条件下SBAMIR框架下的未进行多普勒中心补偿的前视成像结果；
[0023]图4是20dB条件下SBAMIR框架下的经过多普勒中心补偿后的前视成像结果；
[0024]图5是本发明方法在OdB条件下的前视成像结果图。
【具体实施方式】
[0025] 参照图1，为本发明的一种基于发射波形方位向调制的机载雷达前视成像方法流 程示意图，该种基于发射波形方位向调制的机载雷达前视成像方法，包括以下具体步骤：
[0026] 步骤1，获取方位向调制波形，得到所述方位向调制波形的调制序列波形。
[0027] 具体地，获取方位向调制波形，该组方位向调制波形可以是线性调频信号、非线性 调频信号，也可以是编码信号。由于线性调频信号、非线性调频信号和编码信号在原理上具 有一致性，所以此处设定该组方位向调制波形为编码信号，并得到编码信号的调制序列波 形，记为w(t n)，其表达式为：
[0029] 其中，u(tn)表示第n时刻的二项码子脉冲包络，且u(tn)=rect(t n/T)，rect( ?)表 示矩形窗函数，t表示二项码子脉冲的时间宽度，Cn表示第n时刻的子脉冲幅度值，并且第n 时刻的子脉冲幅度值为+1或_1;N表示编码信号的二项码调制序列长度，tn表示第n时刻。
[0030] 步骤2,机载雷达在距离向发射线性调频信号，同时根据所述方位向调制波形的调 制序列波形对所述线性调频信号在方位向进行缓慢调制，得到经过方位向缓慢调制后的发 射信号；其中，￡_表不快时间，tn表不第n时刻。
[0031] 具体地，机载雷达在距离向发射线性调频信号，同时根据所述方位向调制波形的 调制序列波形w(tn)对所述线性调频信号在方位向进行缓慢调制，使得方位向的线性调频 信号幅度按照步骤1得到的所述调制序列波形w(t n)变化。为了保证所述线性调频信号在距 离向和方位向的同步，所述线性调频信号的方位调制信号的慢时间采样间隔，必须与所述 线性调频信号的脉冲重复周期一致，进而得到经过方位向缓慢调制后的发射信号波形 ，其表达式为：
[0033] 其中，Y表示发射的线性调频信号的调频率，￡表示快时间，tn表示第n时刻，f。表 示发射的线性调频信号的载频，T P表示每一个脉冲的持续时间