[发明专利]基于毫米波雷达的夜视系统和夜视方法

权利要求书

1.基于毫米波雷达的夜视方法，其特征在于：包括以下步骤：

S0：搭建基于毫米波雷达的夜视系统，包括毫米波雷达、光照传感器、中央控制器和显示单元，毫米波雷达、光照传感器、中央控制器和显示单元分别挂接在整车总线上；毫米波雷达包括天线、信号源、环流器、混频器、放大器、采样器、AD转换器和信号处理器；

S1：光照传感器采集光照信号并通过整车总线发送给中央控制器；中央控制器通过功能开关信号判断功能是否开启，若收到开关信号且毫米波雷达的当前状态为待命正常，则请求开启夜视功能；

S2：毫米波雷达通过天线依次发送毫米波、接收毫米波频段中每个频点的回波得到基本回波信号，再把回波信号通过傅立叶和转换至空间频率，记录为合理工作回波区间内的不同方位角和俯仰角以及不同波数的平面波的叠加；采集空间干涉条纹、记录目标上每个散射点的衍射图样，依次快速扫描进行单通道成像；

S3：中央控制器分析处理回波信号，对各个平面波分量进行相位补偿，还原成目标的实际三维距离分布，通过分解降噪、极大似然恢复，以及在频域解析延拓拓展图像的频谱提高分辨率重建图像得到夜视成像；

S4：中央控制器将图像发给显示单元进行显示。

2.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达的夜视方法，其特征在于：所述的步骤S2中，毫米波雷达在场景中的扫描轨迹近似为狭长的椭圆，成像速度为1Hz；

扫描速度根据积分时间和成像时间确定，在允许的成像时间内采用最大的积分时间以提高系统灵敏度；扫描速度与积分时间的约束关系为：

3.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达的夜视方法，其特征在于：所述的步骤S2中，单通道成像是天线的一个阵元在发射而另一个阵元在接收，此时其它天线处于关闭状态。

4.根据权利要求1所述的基于毫米波雷达的夜视方法，其特征在于：所述的步骤S2中，具体步骤为：

S21：信号源通过环流器和天线向外发射毫米波信号；

S22：毫米波信号经过目标散射后的回波信号被天线接收；

S23：天线收到的信号经过环流器后分为两路，分别与一路本振信号和另一路延时的本振信号进行混频，得到正交的两路零中频信号I和Q；

S24：零中频信号依次经过放大器、滤波器和AD采样得到离散的数字信号；

S25：设毫米波雷达发射的特定宽度的波束经过(x，y，z)处的目标散射后的回波束被在(X，Y)处的天线接收，ω为毫米波雷达以雷达中心面为基准测算出的回波角度；A(x，y，z)为目标辐射的复振幅分布，K为圆波数，r为距离，在三维空间里K和r都是矢量，K·r为它们的矢量点积；依次进行下变频、低通滤波，得到每个频率点的信号为：

设E(x，y，ω)为时域信号对时间维进行傅立叶变换FT后的信号：

E(X，Y，ω)＝FT[E(X，Y，t)]，

设K_x、K_y和K_z为K的各向分量，则K和r的点积为：

K·r＝(x-X)K_x+(y-Y)K_y+(z-Z)K_z；

把球面波展开汇总成平面波的叠加，再代入原公式得到：

对上式使用三维傅里叶变换：

此式是二维逆傅里叶变换IFT，忽略常数项得到：

得：

对上式作逆变换得到毫米波雷达的夜视成像公式为：

5.根据权利要求4所述的基于毫米波雷达的夜视方法，其特征在于：所述的步骤S3中，具体步骤为：

设c为光速，则K_z有以下关系：

对夜视成像公式进行时间维处理得到目标的距离信息；设B为带宽，则距离向的分辨率为：