专利名称：机械扫描雷达的多普勒波束锐化快速成像方法
技术领域：
本发明属于信号处理技术领域，涉及雷达成像，可用于实时性的快速大视角范围的地面成像。
背景技术：
机载雷达波束照射区内的地面固定目标由于方位不同造成其视线与雷达的速度向量的夹角也不同，即它们相对载机具有不同的径向速度而产生不同的多普勒频移。多普勒波束锐化DBS是将同一波束内的固定目标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，对应不同的多普勒频率，因此可以通过把多普勒频率分开将不同的方位角分开，有效地改善雷达方位向分辨率。在多普勒波束锐化成像算法中存在如下关系
权利要求
1.一种机械扫描雷达的多普勒波束锐化快速成像方法，包括如下步骤(1)利用已知的机械扫描雷达工作参数，计算恒定的雷达脉冲积累个数Mu ΑΘ r M =——.fr其中，V0是天线转速，Δ θ是波束宽度，f；是雷达脉冲重复频率；(2)根据所得的雷达脉冲积累个数M和已知的机械扫描雷达工作参数，计算多普勒波束锐化的锐化比N N = ^ifr其中，Δ。表示天线扫描角最小处的多普勒带宽；(3)将不断接收到的雷达回波经脉冲压缩后作为距离向，按接收顺序排成距离-方位矩阵，同时记录接收到的雷达回波数目，当接收的雷达回波数目达到3*Μ时，用一方位向长度为3*Μ，距离向长度与雷达回波距离向采样点数相等的滑窗，在已排成的距离-方位矩阵中读取数据；(4)将读取出的数据中第1到第2*Μ个雷达回波排成的小距离-方位矩阵Α，将第Μ+1 到第3*Μ个雷达回波排成的小距离-方位矩阵B，对A和B这两个距离-方位矩阵分别运用能量均衡法进行多普勒中心估计，得到小距离-方位矩阵A的多普勒中心fdl和小距离-方位矩阵B的多普勒中心fd2;(5)根据所估计的两个多普勒中心fdl和fd2，确定插值频率点集fn5a) / =("_ 令)., Λι，η = 1，2，ΛΝ，Ν 是偶数；5b) fn = (n-^)-fd2Nf^ ,η = 1,2, ΛΝ，Ν 是奇数；(6)根据所估计的多普勒中心fd2对小距离-方位矩阵B进行方位向多普勒中心补偿， 使方位向数据的中心频率移到0频处；(7)对多普勒中心补偿后的数据进行方位向FFT，以完成信号能量积累，此时多普勒中心补偿后的距离-方位矩阵变成了距离-频率矩阵，其频率范围是-4/2到仁/2 ；(8)从距离-频率矩阵中抽取出位于插值频率点集fn所对应频率上的数据，得到一幅方位向角分辨率一致，且数据率一致的子图；(9)将得到的子图按得到的顺序沿频率向直接进行拼接，得到一幅大视角范围的图像；(10)等待雷达再次接收到M个雷达回波数据后，将滑窗沿方位向下滑M，再次读取数据，执行步骤(11)；(11)重复步骤(4)到步骤(10)。
2.根据权利要求1所述方法，其中步骤(6)所述的根据所估计的多普勒中心fd2对小距离-方位矩阵B进行方位向多普勒中心补偿，是将小距离-方位矩阵B的每一个方位向数据分别乘以多普勒中心补偿函数exp(-j2 π fd2k/f；)，k = 0,1, A2M-1进行逐一补偿，用补偿后的数据代替对应方位向数据，实现对小距离-方位矩阵B的方位向多普勒中心补偿。
3.根据权利要求1所述方法，其中步骤(8)所述的从距离-频率矩阵中抽取出位于插值频率点集fn所对应频率上的数据，是依次从插值频率点集fn中读取频率值，当读取的频率值是矩阵的频率分辨率的整数倍时，直接抽取出距离-频率矩阵中此频率对应的数据，反之，在距离-频率矩阵中采用线性插值的方法抽取出此频率对应的数据；将抽取出的数据按频率由小到大的顺序排列成一幅子图。
4.根据权利要求1所述方法，其中步骤(9)所述的将得到的子图按得到的顺序沿频率向直接进行拼接，是将得到的子图以第一幅子图为基准图像，按得到的顺序沿频率向直接进行排列，得到一幅大视角范围的图像。
全文摘要
本发明公开了一种机械扫描雷达的多普勒波束锐化快速成像方法，主要解决现有技术不能用于机械扫描雷达的问题。其实现过程是先确定脉冲积累个数M和锐化比N，将脉冲压缩后的回波按接收顺序排成距离-方位矩阵；在该矩阵中按接收顺序取出方位向长度为2*M，且相互重叠M的两个小矩阵，并对它们分别进行多普勒中心估计；用这两个多普勒中心计算插值频点，同时用后一个多普勒中心对后一个小矩阵进行方位向多普勒中心补偿；然后进行方位向FFT，利用插值频点从FFT后的数据中抽取出一幅子图，将子图按得到的顺序进行拼接，得到一幅大的图像。本发明与现有的DBS成像方法相比，运算量小，对雷达性能要求低，可用于传统的机械扫描雷达DBS成像。
文档编号G01S7/41GK102176018SQ201110062109
公开日2011年9月7日 申请日期2011年3月15日 优先权日2011年3月15日
发明者吴艳, 左磊, 张晓伟, 张鹏, 李响, 李明, 王亚军, 罗小云 申请人:西安电子科技大学