一种二维波束锐化方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及微波雷达技术领域，具体设及一种二维波束锐化方法，用W在微波雷 达实孔径成像技术中同时提高方位维和俯仰维的分辨率。
【背景技术】
[0002] 实孔径成像技术是利用实孔径雷达探测目标区域的回波幅度分布来对目标区域 进行微波成像。其成像分辨率受天线波束的限制，无法分辨波束宽度内的目标，很难得到高 分辨率的微波成像结果。运就需要利用波束锐化技术来提高成像结果的分辨率。
[0003] 多普勒波束锐化也是常见的波束锐化方法，然而其波束锐化方法是通过利用平台 与目标的移动产生多普勒来完成波束锐化的。运和在实孔径成像系统中，利用波束关系来 完成波束锐化，有着本质的区别。
[0004] 目前，常见的波束锐化技术是通过一维波束锐化来提高方位维或俯仰维的分辨 率。现有技术中，公开号为CN102608607的专利文献公开了一种天气雷达波束锐化和逆量 化，是基于估计的量化反射率数据来调整某一列的量化反射率数据，该估计的量化反射率 数据与该接收的某一列量化反射率数据关联更大的天线的波束图来相关联，利用概念上的 "期望天线"来使波束锐化方法快速收敛，运是一种一维的波束锐化方法，而且其并不利用 天线的和差波束的关系，来进行波束锐化，另外其迭代计算估计值与测量值的MSE使其最 小来完成波束锐化，需要更多的计算量。再如，公开号为CN104502904的专利文献公开了 一种鱼雷自导波束锐化方法，是针对鱼雷自导声基阵，通过对基阵各个阵元接收信号选取 不同加权系数进行加权求和来完成的，该方法仍然只能提高一维（方位维）的分辨率。现 有技术中，非专利文献，2010年的电子科技大学硕±学位论文《实孔径雷达波束锐化算法研 究》，是利用化chardson-Lucy超分辨算法来完成了波束锐化，该算法是基于迭代完成的，其 波束锐化比随着迭代次数增加而增加，要获得高的波束锐化比就意味着很大的迭代次数， 进而需要更多的运算量。另外，其利用一维解卷积的波束锐化方法来进行一维波束锐化，然 而其在信噪比为-30地的情况下，仍然不能利用波束锐化分辨目标。一维解卷积的波束锐 化方法，对信噪比要求很高。再比如，非专利文献2013年的电子科技大学硕±学位论文， 《基于反卷积的方位超分辨研究》及发表在火控雷达技术上非专利文献《解卷积锐化算法在 导引头前视成像中的应用》（V〇1.43No.l(Se;riesl67)Ma;r. 2014)也是设及了一维解卷积波 束锐化方法。其仍然具有一维解卷积波束锐化方法的缺点一一对回波的信噪比要求很高。
【发明内容】
阳0化]本发明的目的在于提供一种二维波束锐化方法，主要是对雷达方向图函数W及回 波信号进行处理，W获得高分辨的微波图像，能同时降低一维波束锐化方法对高信噪比的 要求W及一维波束锐化方法只能对某一维进行波束锐化的缺陷，使得实孔径成像技术有更 好的工程应用。
[0006] 为了达到上述目的，本发明通过W下技术方案实现：一种二维波束锐化方法，用于 对实孔径雷达成像进行锐化，其特点是，包含w下步骤：
[0007] S1、获取整个实孔径雷达的和波束方向图的二维频域分布及差波束方向图的二维 频域分布；
[0008] S2、对目标区域采用实孔径雷达进行成像，获得实孔径成像结果，即目标区域回波 和通道信号的二维频域分布W及目标区域回波差通道信号的二维频域分布；
[0009] S3、采用波束锐化公式对实孔径成像结果进行二维波束锐化，获得实孔径成像结 果的二维波束锐化结果。
[0010] 所述的步骤S1包含：
[0011] S1. 1、测量实孔径雷达各个馈源的二维复数方向图；
[0012]S1. 2、根据实孔径雷达各个馈源的二维复数方向图及实孔径雷达各个馈源的位置 关系，计算得到整个实孔径雷达的和波束二维方向图W及差波束二维方向图；
[0013]S1. 3、W方位角和俯仰角为坐标构成一个二维矩阵，分别对整个实孔径雷达的和 波束二维方向图W及差波束二维方向图进行二维傅里叶变换得到整个实孔径雷达的和波 束方向图的二维频域分布并取其共辆及差波束方向图的二维频域分布并取其共辆。
[0014] 所述的步骤S1. 1包含：
[0015]S1. 1. 1、在无目标信号的情况下，分别对实孔径雷达的各个馈源通道进行噪声采 集，并计算每一馈源通道的噪声平均功率；
[0016] S1. 1. 2、测试实孔径雷达的每一个馈源通道的幅度方向图和相位方向图；
[0017]S1. 1.3、将将馈源通道的幅度方向图除W对应馈源通道的噪声平均功率进行加 权，获得调整幅度一致性后的实孔径雷达的各个馈源通道幅度方向图，将调整幅度一致性 后的实孔径雷达的各个馈源通道幅度方向图与对应的馈源通道的相位方向图进行结合得 到实孔径雷达各个馈源的二维复数方向图。 阳01引所述的步骤S2包含：
[0019] S2. 1、使用实孔径雷达对目标区域进行成像，每一个馈源通道分别采集目标区域 回波信号的幅度和相位；
[0020] S2. 2、对每一个馈源通道，W方位角和俯仰角为坐标，构成一个回波信号的幅度和 相位二维复数矩阵，每一个馈源通道二维复数矩阵；
[0021] S2. 3、对不同馈源通道信号进行加减计算目标区域内回波信号的和通道信号W及 目标区域内回波信号的差通道信号；
[0022]S2. 4、对获得的目标区域内回波信号的和通道信号和差通道信号分别进行二维傅 里叶变换得到目标区域回波和通道信号的二维频域分布W及目标区域回波差通道信号的 二维频域分布。
[0023] 所述的步骤S3中波束锐化公式为：
[0024]
阳0对其中，IFFT2 ( ?)表示二维逆傅里叶变换，0，餐分别为方位角和俯仰角，《e和雌 分别表示进行傅里叶变换后的频域分布坐标，巧巧,，)表示目标区域回波和通道信号的 二维频域分布，&(仍g，汾表示目标区域回波差通道信号的二维频域分布，表 示实孔径雷达的和波束方向图的二维频域分布的共辆，曰2(巧y，巧。)表示实孔径雷达的差 波束方向图的二维频域分布的共辆。
[00%] 本发明一种二维波束锐化方法与现有技术相比具有W下优点：本发明利用了二维 雷达方向图W及二维目标区域回波信号，进行二维处理获得二维波束锐化结果，并且充分 利用了目标区域回波信号的幅度信息和相位信息；本发明可W直接完成二维波束锐化，其 运算量相对于其他需迭代的方法（如化法）运算量要低，并且可W获得高分辨率的微波图 像；本发明采用二维波束锐化，可W-次性获得二维的波束锐化效果，在同等波束宽度处理 的情况下，对目标区域回波信号的信噪比要求比一维解卷积波束锐化方法要低，可W对更 远距离的实孔径图像进行波束锐化，其波束锐化比可W达到1/60。
【附图说明】
[0027] 图1为本发明一种二维波束锐化方法的流程图；
[0028] 图2为无噪声的情况下一维解卷积波束锐化方法的波束锐化仿真结果图；
[0029] 图3为信噪比为43地时的一维解卷积波束锐化方法的波束锐化仿真结果图；
[0030] 图4为信噪比为40地时的一维解卷积波束锐化方法的波束锐化仿真结果图；
[0031] 图5为无噪声的情况下二维解卷积波束锐化方法的波束锐化仿真结果图；
[0032] 图6为信噪比为17地时的二维解卷积波束锐化方法的波束锐化仿真结果图；
[0033] 图7为信噪比为13地时的二维解卷积波束锐化方法的波束锐化仿真结果图。
【具体实施方式】
[0034]W下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
[0035] 如图1所示，一种二维波束锐化方法，用于对实孔径雷达成像进行锐化，包含W下 步骤：
[0036] S1、获取整个实孔径雷达的和波束方向图的二维频域分布并取其共辆及差波束方 向图的二维频域分布并取其共辆。
[0037]S1. 1、测量实孔径雷达各个馈源的二维方向图；
[0038] S1. 1. 1、在无目标信号的情况下，分别对实孔径雷达的各个馈源通道进行噪声采 集，并计算每一馈源通道的噪声平均功率，并将每一馈源通道的噪声平均功率作为每一馈 源通道幅度一致性的调整参数，此时认为各个馈源接收到的噪声相当，对于4个馈源通道 的实孔径雷达测得其各个馈源通道的平均噪声功率分别为Pl，P2,P3,P4;
[0039] S1. 1. 2、测试实孔径雷达的每一个馈源通道在各个方位角和俯仰角组合上的增益 幅度和相位，构成一个复数矩阵用界y，入矜)表示，即 为各个馈源通道的二维复数方向图；
[0040] S1. 1. 3、将步骤S1. 1. 1中获得的每一馈源通道的噪声平均功率进行加权，调整实