[發明專利]一種基于完備正交序列的MIMOSAR成像方法

有效

• 申請號: 201610126121.X
• 申請日: 2016-03-06
• 公開（公告）號: CN105785365B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 李樹鋒;金立標;雷玲;胡峰
• 申請（專利權）人: 中國傳媒大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明屬于雷達技術領域，特別涉及MIMO雷達中一種基于完備正交序列的MIMO SAR成像算法。

背景技術

本項目得到國家自然科學基金青年項目(61401407)的資助。多輸入多輸出(MIMO，Multiple-Input Multiple-Output)技術在無線通信領域于20世紀90年代由貝爾實驗室首先發明，MIMO無線通信分為利用空時編碼提高信噪比的技術和多天線同時發送不同信息提高傳輸速率的技術兩種主要方式。合成孔徑雷達(SAR，Synthetic Aperture Radar)屬于一種高分辨率成像雷達，具有全天時、全天候工作的能力，目前提升SAR系統的成像質量一直是SAR研究所追求的目標。由于傳統體制SAR技術在距離向，需要使用頻域加窗方式提高距離向峰值旁瓣比，但這種方式會造成主瓣展寬降低了圖像分辨率，同時，在方位向，圖像分辨率與觀測寬度同樣存在不可調和的矛盾。

隨著MIMO通信系統的研究，人們又提出了MIMO雷達的概念。通過相互正交的發射波形，提高MIMO SAR系統的自由度以及靈活的天線配置。發射波形的性能直接影響到MIMO SAR成像質量的優劣。傳統SAR系統常用線性調頻序列作為發射信號來進行成像，而MIMO SAR系統對發射波形提出了更高的要求，需要各個發射天線發射的信號波形相互正交，而完備正交序列是一種完全正交的序列，通過多組序列之間相關函數互補的特點達到完全正交的目的。

目前關于完備正交序列應用到MIMO SAR系統中應用文獻不多，由于完備正交序列由多組序列組成，并且每組序列又由多個子序列構成，因此對于這種完全正交的序列，如何構造匹配濾波器成為了研究的重點。由于完備正交序列的多組多序列特點，與MIMO SAR系統的特點進行結合，使得在距離向，通過完備正交序列的多組與MIMO系統的多發射天線進行對應，由于完備正交序列的完全正交性(即非周期自相關函數旁瓣為零和非周期互相關函數主瓣和旁瓣均為零)，所以獲得較低的峰值旁瓣比；在方位向，由于每組序列又由多個子序列構成，這些子序列的交替發射達到方位向多通道的效果，提高了對地觀測寬度，所以利用完備正交序列與MIMO SAR系統在距離向和方位向的吻合特點，達到成功應用的效果。

發明內容

本發明針對MIMO雷達系統中發射信號選擇難并且成像結果不理想的問題，提供了一種基于完備正交序列的MIMO SAR成像算法。

一種基于完備正交序列的MIMO SAR成像算法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一：將發射天線的信號數據進行整合：

步驟二：將每個接收天線接收到來自所有發射天線上的數據進行合并：

步驟三：構造基于發射的完備正交序列的匹配濾波器；

步驟四：距離向傅里葉變換；

利用步驟二和步驟三得到的發射數據和相應的匹配濾波器數據，對數據進行距離向的傅里葉變換；

步驟五：方位向傅里葉變換；

對于步驟四中得到的距離向傅立葉變換后的結果進行方位向傅立葉變換得到二維頻域信號；

步驟六：距離徙動校正和方位向聚焦；

對步驟五中得到的二維頻域信號進行距離徙動校正和方位向聚焦操作。

所述的步驟一具體為：

其中A_m和B_m分別表示發射的互補序列：

其中表示序列Am的第l個碼元，表示序列B_m的第l個碼元，M表示總的發射天線對數；

其中τ為距離向的快時間變量，和分別對應互補序列A_m和B_m所發射的信號部分，表示延遲一個PRT時間發射；PRT表示脈沖重復時間，T_c是子脈沖時間寬度,T_p＝L·T_c表示每個碼型A_m或者B_m的碼寬,L表示碼的長度，f_c表示系統載頻，且rect()表示矩形窗函數。

所述的步驟二具體為：

其中ρ₀表示信號的幅度值，為復數，c為光速，τ表示距離向的快時間變量，η表示方位向的慢時間變量，η_c表示波束中心時刻，ω_a(η-η_c)是方位向包絡，exp{·}表示指數符號，R_mn(η)表示第m個發射天線到目標的斜距以及目標到第n個接收天線的瞬時斜距。