[發明專利]基于多入多出陣列技術的三維目標散射系數測量方法

有效

• 申請號: 200910058732.5
• 申請日: 2009-03-30
• 公開（公告）號: CN101509974A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: 張曉玲;師君;楊建宇
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于多入多出陣列技術的三維目標散射系數測量方法，其特征是它包括以下幾個步驟：

步驟1、初始化測量系統參數

測量系統提供如下初始化參數，包括：待測的目標散射系數水平向分辨率，記作ρ_H；目標散射系數測量波段，記作f_c；待測的目標散射系數垂直向分辨率，記作ρ_V；待測的目標散射系數信號形式；待測的目標散射系數視線向分辨率，記作ρ_r，發射信號帶寬，記作B；數模轉換模塊的量化比特數，記作α；接收信號的持續時間，記作T_s，G為等效二維面陣陣元總數，J為接收系統接收通道的數目；

步驟2、多入多出陣列雷達天線確定

根據步驟1已知的待測的目標散射系數水平向分辨率ρ_H，采用公式L_H＝λR/(2ρ_H)計算出雷達天線運動軌跡的寬度L_H，其中，R為雷達到觀測目標的距離，從雷達回波中測得，ρ_H為水平向分辨率，λ為測量波段對應的波長，利用公式λ＝C/f_c計算，其中，C為光速；采用公式M＝2L_H/λ計算出等效線陣雷達天線陣元數目M；采用公式?計算出多入多出陣列雷達天線發射陣元的數目M_T，其中，?表示取大于·的整數；采用公式?計算出多入多出陣列雷達天線接收陣元的數目M_R；將M_T個陣列雷達天線發射陣元按照λ/2的間隔均勻布設在多入多出陣列雷達天線支撐結構的兩端；將M_R個陣列雷達天線接收陣元按照(L_H-M_Tλ/2)/M_R的間隔均勻布設在多入多出陣列雷達天線支撐結構的中部；

步驟3、一維運動控制平臺確定

根據步驟1已知的待測的目標散射系數垂直向分辨率ρ_V，采用公式L_V＝λR/(2ρ_V)計算出雷達天線運動軌跡的高度L_V，其中，ρ_V為垂直向分辨率；根據雷達天線運動軌跡的高度L_V確定有效行程為L_V的一維運動控制平臺；根據一維運動控制平臺的有效行?程和已確定的一維運動控制平臺的運動速度，測量一維運動控制平臺運行完有效行程所需要的時間，記作：T_A；

步驟4、發射系統確定

根據步驟1已知的待測的目標散射系數測量波段指標，確定與目標散射系數測量波段f_c對應的載波調制模塊和功率放大模塊；根據步驟1已知的待測的目標散射系數測量波段指標和步驟2確定的多入多出陣列雷達天線確定雷達發射天線；采用步驟1已知的待測的目標散射系數信號形式；根據步驟1已知的待測的目標散射系數視線向分辨率ρ_r，采用公式B＝C/(2·ρ_r)計算出發射信號對應的帶寬B，其中，B為發射信號帶寬，C為光速，ρ_r為視線方向分辨率；采用公式PRF＝G/T_A/J，計算出發射系統的脈沖重復頻率PRF，其中，T_A為一維運動控制平臺運行完有效行程所需要的時間；G為等效二維面陣陣元總數，J為接收系統接收通道的數目，0＜J≤M_R；根據發射信號形式和發射信號對應的帶寬B、發射系統的脈沖重復頻率PRF確定基帶信號產生模塊；

步驟5、接收系統確定

根據步驟1已知的待測的目標散射系數測量波段指標，確定雷達下調制模塊；根據步驟1已知的待測的目標散射系數測量波段指標和步驟2確定的多入多出陣列雷達天線確定雷達接收天線；根據發射信號對應的帶寬B，采用公式f_s＝1.3B，計算出接收系統的采樣頻率f_s；根據接收系統的采樣頻率f_s，采用公式W＝2·f_s·α·T_s·PRF計算出接收系統的存儲器的存儲速率W，其中，α為數模轉換模塊的量化比特數，T_s為接收信號的持續時間；采用公式Q＝W·T_A計算出接收系統數據存儲模塊的存儲容量Q，其中，T_A為一維運動控制平臺運行完有效行程所需要的時間；根據接收系統存儲器的存儲速率W、接收系統存儲器的存儲容量Q、數模轉換模塊的量化比特數α及接收信號的持續時間T_s確定接收系統；?

步驟6、系統安裝與數據采集

將雷達發射天線和雷達接收天線固定在二維運動控制平臺的固定裝置(7)上，固定裝置(7)是用來固定雷達發射天線和雷達接收天線的裝置；發射系統通過多路選擇開關與雷達發射天線相連；接收系統通過多路選擇開關與雷達接收天線相連；控制一維運動控制平臺固定裝置沿高度向勻速運動，以實現多入多出陣列雷達天線沿高度向勻速運動，同時隨機打開M_T個多入多出陣列雷達天線發射陣元中的一路多入多出陣列雷達天線發射陣元，通過多路選擇開關向多入多出陣列雷達天線的發射陣元輸入電磁波；同時隨機打開M_R個多入多出陣列雷達天線接收陣元中的J路多入多出陣列雷達天線接收陣元，通過多路選擇開關從多入多出陣列雷達天線的J個多入多出陣列雷達天線接收陣元接收電磁波；

步驟7、數據處理

將接收系統接收到的J路目標回波采用現有的合成孔徑雷達三維后向投影算法進行成像處理，得到目標散射系數在三維空間的分布。