[發(fā)明專利]利用發(fā)射柵瓣的成像方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510209224.8
• 申請日: 2015-04-28
• 公開（公告）號: CN104793206B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉雄厚;孫超;楊益新;卓頡
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89;G01S15/89
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心61204
• 代理人: 顧潮琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種陣列成像方法。

背景技術(shù)

在聲納、雷達(dá)以及醫(yī)學(xué)等陣列成像技術(shù)中，一般采用半波長布陣(Sutton?J?L，Underwater?acoustic?imaging，Proceedings?of?the?IEEE，1979；67(4):554-566.Bao?Z，Xing?M?D?and?Wang?T，Radar?imaging?technique，China:Publish?House?of?Electronics?Industry，2005.Makovski?A，Ultrasonic?imaging?using?arrays，Proceedings?of?the?IEEE，1979；67(4):484-495.)。為了提高方位分辨率，可以將陣元間距設(shè)為略大于半波長。但是，當(dāng)陣元間距過大時，波束圖會產(chǎn)生柵瓣(Van?Trees?H?L.Optimum?array?processing:part?4of?detection，estimation，and?modulation?theory.Hoboken:John?Wiley&Sons?Inc.，2002.)。柵瓣的出現(xiàn)導(dǎo)致方位模糊。因此，傳統(tǒng)成像方法都是避免柵瓣的出現(xiàn)，并將柵瓣的出現(xiàn)看作有害現(xiàn)象而加以抑制。在抑制柵瓣的過程中，對陣列設(shè)計和發(fā)射信號設(shè)計都會施加較多的束縛條件，從而導(dǎo)致成像系統(tǒng)的方位分辨率受到限制。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種利用發(fā)射柵瓣進(jìn)行成像的方法，采用大間距稀疏布置發(fā)射陣元產(chǎn)生較多的發(fā)射波束圖柵瓣，利用發(fā)射波束圖的主瓣和柵瓣對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行離散照射(傳統(tǒng)方法是避免柵瓣的出現(xiàn)，本發(fā)明則是需要用到發(fā)射柵瓣)，設(shè)計合適的密布接收陣列并將接收波束掃描方向僅限于發(fā)射主瓣和發(fā)射柵瓣方向，保證將接收波束圖主瓣對準(zhǔn)發(fā)射主瓣或某個發(fā)射柵瓣的同時，接收波束圖的低旁瓣或零點對準(zhǔn)其它柵瓣，從而達(dá)到獲得某個柵瓣方向回波的同時抑制其它柵瓣回波的目的。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟：

1)設(shè)計所需的成像陣列，發(fā)射陣列為M元ULA，接收陣列為N元ULA，所述的ULA表示均勻直線陣；發(fā)射ULA和接收ULA位于同一條直線上，且?guī)缀沃行闹丿B；發(fā)射ULA為稀疏陣列，接收ULA為密布陣列，發(fā)射陣元間距dt和接收陣元間距dr滿足dt＝Ndr；接收主瓣指向其中某個發(fā)射柵瓣或主瓣時，接收波束圖的零點或低旁瓣同時指向其它發(fā)射柵瓣；

2)使用步驟1)設(shè)計的成像陣列進(jìn)行信號發(fā)射、接收波束形成和成像處理，其中，目標(biāo)被建模為P個散射點，第p個散射點的角度為θ_p，即第p個散射點相對于接收ULA法線方向的夾角，p＝1，2，…，P；在一個發(fā)射與接收周期中，M個發(fā)射陣元同時發(fā)射經(jīng)過加權(quán)的脈沖信號s(t)＝[a₁(θ₀)?a₂(θ₀)?…?a_M(θ₀)]^Hs₀(t)，其中，t代表時間，s₀(t)為原始發(fā)射信號，a_m(θ₀)＝A_mexp[-j2πf₀(m-1)d_tsinθ₀/c]為M元發(fā)射ULA中第m個發(fā)射陣元上的復(fù)加權(quán)，A_m為對應(yīng)的幅度加權(quán)，θ₀代表發(fā)射主瓣指向，f₀為窄帶發(fā)射信號的中心頻率，c為信號傳播速度；