[發明專利]一種窄帶無源雷達三維成像方法及系統

有效

• 申請號: 201810135294.7
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108303694B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 劉玉春;程琳;王洪雁;朱思峰;朱海;朱磊;豆桂平
• 申請（專利權）人: 周口師范學院
• 主分類號: G01S13/89
• 分類號: G01S13/89;G01S7/40
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王戈

1.一種窄帶無源雷達三維成像方法，其特征在于，所述方法包括：

根據獲取的接收機、轉臺轉動中心和外輻射源的位置，構建三維旋轉成像模型直角坐標系；

利用接收機獲取成像目標的兩種窄帶調頻回波信號；所述兩種窄帶調頻回波信號分別為繞Z軸旋轉的窄帶調頻回波信號以及先繞Z軸旋轉再繞Y軸旋轉的窄帶調頻回波信號；其中，所述三維旋轉成像模型直角坐標系中的X軸由接收機、轉臺轉動中心和外輻射源的位置確定的，Y軸為與所述X軸垂直的軸線，由接收機、轉臺轉動中心和外輻射源構成的平面為XOY平面，Z軸為與XOY平面垂直垂直的軸線；

對兩種所述窄帶調頻回波信號進行預處理，獲得離散回波信號矩陣；

根據所述離散回波信號矩陣確定信號匹配矩陣；

根據所述離散回波信號矩陣和所述信號匹配矩陣得到聚焦成像；

所述利用接收機獲取成像目標的兩種窄帶調頻回波信號，具體公式為：

其中，A為窄帶調頻回波信號的幅度，f為窄帶調頻回波信號的頻率，φ為窄帶調頻回波信號的初始相位，σ為散射點散射強度，C為光速，λ為波長，r_t為外輻射源到坐標原點的距離，r_r為接收機到坐標原點的距離，α為繞Z軸轉動總角度，β為1/2雙基角，ω_z為繞Z軸旋轉的角速度，t_z為繞Z軸旋轉的時間，ω_y為繞Y軸旋轉的角速度，t_y為繞Y軸旋轉的時間，(x₀,y₀,z₀)為初始時刻目標上一散射點的三維坐標，R_y(t_y)為成像目標的散射點繞Y軸旋轉的斜距歷程，R_z(t_z)為成像目標的散射點繞Z軸旋轉的斜距歷程；

所述對兩種所述窄帶調頻回波信號進行預處理，獲得離散回波信號矩陣，具體包括：

對兩種所述窄帶調頻回波信號分別進行混頻和補償處理，獲得兩種補償后的窄帶調頻回波信號；

具體公式為：

其中，σ為散射點散射強度，λ為波長，α為繞Z軸轉動總角度，β為1/2雙基角，ω_z為繞Z軸旋轉的角速度，t_z為繞Z軸旋轉的時間，ω_y為繞Y軸旋轉的角速度，t_y為繞Y軸旋轉的時間，(x₀,y₀,z₀)為初始時刻目標上一散射點的三維坐標；

對兩種所述補償后的窄帶調頻回波信號進行合成處理，獲得合成回波信號；

具體公式為：

對所述合成回波信號進行離散采樣，獲得離散回波信號矩陣。

2.根據權利要求1所述的窄帶無源雷達三維成像方法，其特征在于，所述根據所述離散回波信號矩陣確定信號匹配矩陣，具體包括：

對成像目標所在的立體空間進行網格劃分；

根據所述離散回波信號矩陣確定網格處散射點的離散回波信號矩陣；

根據所述網格處散射點的離散回波信號矩陣確定信號匹配矩陣。

3.根據權利要求1所述的窄帶無源雷達三維成像方法，其特征在于，所述對兩種所述窄帶調頻回波信號進行預處理，獲得離散回波信號矩陣，具體公式為：

其中，σ為散射點散射強度，λ為波長，β為1/2雙基角，α為繞Z軸轉動總角度，ω_z為繞Z軸旋轉的角速度，ω_y為繞Y軸旋轉的角速度，Δt_y、Δt_z分別為對合成回波信號離散化時t_y、t_z的離散時間采樣步長，L為總采樣點數，(x₀,y₀,z₀)為初始時刻成像目標上一散射點的三維坐標。

4.根據權利要求1所述的窄帶無源雷達三維成像方法，其特征在于，在獲取接收機、轉臺轉動中心和外輻射源的位置，構建三維旋轉成像模型直角坐標系之前，所述方法還包括：

獲取目標，并對目標進行運動補償，獲得能夠在轉臺模型下研究的成像目標。