[發(fā)明專利]一種超寬帶雷達(dá)成像方位向柵瓣的抑制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510041119.8
• 申請日: 2015-01-27
• 公開（公告）號: CN104808200B
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏桂琴;韓明華;衣曉飛;王生水;吳鋒濤
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南華諾星空電子技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所(普通合伙)43008
• 代理人: 趙洪,周長清

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及到超寬帶雷達(dá)成像領(lǐng)域，特指一種超寬帶雷達(dá)成像方位向柵瓣的抑制方法。

背景技術(shù)

超寬帶(Ultra-Wideband，UWB)成像雷達(dá)具有穿透性好、分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于穿墻隱蔽目標(biāo)探測、隱蔽物體檢測、醫(yī)療成像等領(lǐng)域。綜合考慮雷達(dá)系統(tǒng)便攜性、成本以及數(shù)據(jù)處理能力，UWB成像雷達(dá)往往采用低陣元密度的稀疏陣列，進(jìn)而面臨因空間采樣率不足引入的方位向柵瓣問題，致使成像質(zhì)量下降。

文獻(xiàn)R.E.Davidsen,J.A.Jensen and S.W.Smith,Two-dimensional random arrays for real time volumetric imaging,Ultrasonic Imaging,Vol.16,143-163,1994提出通過陣列配置設(shè)計隨機(jī)或非周期陣列避免方位向柵瓣，但是該方法會抬高方位向旁瓣水平。

文獻(xiàn)R.J.Burkholder and K.E.Browne,Coherence factor enhancement of through-wall radar images.IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters,Vol.9,842-845,2010采用相干因子(Coherence Factor，CF)加權(quán)校正雷達(dá)后向投影(Back Projection，BP)成像來抑制方位向柵瓣。UWB成像雷達(dá)有限的孔徑尺寸，限制了方位向柵瓣在孔徑域的差異，因此CF加權(quán)對方位向柵瓣抑制有限。

文獻(xiàn)J.Camacho,M.Parrilla and C.Fritsch,Phase coherence imaging,IEEE Transcactions on Ultrasonics,Ferroelectrics and Frequency Control,Vol.56,958-974,2009基于孔徑域數(shù)據(jù)中目標(biāo)處的相位一致性要好于方位向柵瓣處的相位一致性，提出了相位相干因子(Phase Coherence Factor，PCF)加權(quán)抑制方位向柵瓣，但是PCF對相位穩(wěn)定性要求很高。此外，與CF類似，PCF性能也受到UWB成像雷達(dá)有限孔徑尺寸的限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：本發(fā)明提供一種原理簡單、操作方便、抑制效果好的超寬帶雷達(dá)成像方位向柵瓣抑制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種超寬帶雷達(dá)成像方位向柵瓣抑制方法，其步驟為：

(1)、采用超寬帶雷達(dá)成像方法進(jìn)行成像，并計算每個成像點(diǎn)的擴(kuò)展相干因子ECF；

(2)、利用步驟(1)得到的擴(kuò)展相干因子ECF對原始成像結(jié)果進(jìn)行加權(quán)，以抑制圖像方位向柵瓣。

作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)：所述步驟(2)的具體流程為：

(2.1)、將每個成像點(diǎn)的單頻點(diǎn)單通道圖像數(shù)據(jù)SFSC相干求和，完成成像；

(2.2)、將計算得到的每個成像點(diǎn)的擴(kuò)展相干因子ECF值作為加權(quán)系數(shù)與所述成像結(jié)果相乘以實(shí)現(xiàn)方位向柵瓣抑制。

作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)：所述步驟(1)的具體流程為：

(1.1)依據(jù)超寬帶雷達(dá)天線陣列和波形參數(shù)，利用雷達(dá)接收回波，計算超寬帶雷達(dá)全部單頻點(diǎn)單通道圖像數(shù)據(jù)SFSC；

(1.2)將全部單頻點(diǎn)單通道圖像數(shù)據(jù)SFSC相干求和，完成雷達(dá)成像；

(1.3)利用全部單頻點(diǎn)單通道圖像數(shù)據(jù)SFSC，計算每個成像點(diǎn)的擴(kuò)展相干因子ECF。

作為本發(fā)明方法的進(jìn)一步改進(jìn)：所述步驟(1.1)的具體流程為：

(1.1.1)獲取超寬帶雷達(dá)的天線陣列和發(fā)射步進(jìn)頻連續(xù)波SFCW的參數(shù)；

假定超寬帶雷達(dá)采用具有M個收發(fā)通道的天線陣列，發(fā)射包含一系列離散頻點(diǎn)的步進(jìn)頻連續(xù)波信號s(t)；設(shè)s(t)的起始頻率為f_l，終止頻率為f_h，頻率步進(jìn)增量為Δf，共有K個離散頻點(diǎn)；那么，第m個通道接收到目標(biāo)點(diǎn)P散射的第k個頻點(diǎn)信號為：

S_m(k)＝exp{-j2πf_kτ_m(x_p,y_p)}

其中，f_k表示第k個離散頻點(diǎn)，τ_m(x_p,y_p)為目標(biāo)點(diǎn)P與第m個通道之間傳播時延；j為虛數(shù)單元。