[发明专利]一种弹载/机载雷达单脉冲前视成像处理方法

摘要

本发明提出一种弹载/机载雷达单脉冲前视成像处理方法，属于信号处理领域，首先通过距离向匹配滤波处理来完成距离向的聚焦处理，实现地面目标的距离向分离，接着，根据雷达平台与目标区域的相对位置关系完成距离徙动校正处理，最后，利用单脉冲测角技术来完成方位向的定位实现方位能量的累积，获得最终的成像处理结果。该处理方法针对雷达载体平台与地面目标之间存在的相对运动现象，通过运动补偿处理来修正雷达载体平台与地面目标之间的相对运动，一方面减小相对运动对测角的影响，另一方面也减轻了后续定位的难度，结合距离向脉压处理、距离徙动校正处理修正测角方法，提高角度测量的精度。

主权项

1.一种弹载/机载雷达单脉冲前视成像处理方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤一：距离向压缩处理；在距离向采用匹配滤波处理，完成距离向的聚焦处理，实现目标的距离向分离，首先分别对和通道回波信号和差通道回波信号进行距离向傅立叶变换处理，将和通道回波信号和差通道回波信号转换到距离频域内，在距离频域内乘以距离向补偿因子S₁(f_τ)：S1(fτ)=exp{jπfτ2b}---(1)]]>其中：f_τ表示距离向频率；b表示发射信号的调频率；j表示虚数单位；在距离频域内分别完成和通道回波信号和差通道回波信号与距离补偿因子S₁(f_τ)的相乘处理，完成距离向二次相位的补偿处理；步骤二：距离徙动校正处理；根据雷达平台与目标区域的相对位置关系完成距离徙动校正处理；方位t时刻雷达天线相位中心与地面目标之间的距离R(t)如下式所示：其中：R₀表示工作中心时刻雷达天线相位中心与目标区域中心之间的距离；v表示雷达平台的飞行速度；t表示方位向时间变量；表示波束前视指向与平台飞行速度之间的夹角；在距离频域内乘以距离徙动补偿因子S₂(f_τ,t)：S2(fτ,t)=exp{-j4πfτR(t)c}---(3)]]>其中：R(t)表示方位t时刻雷达天线相位中心与地面目标之间斜距，c表示光速；在距离频域内分别完成和通道回波信号和差通道回波信号与距离徙动补偿因子S₂(f_τ,t)的相乘处理，实现距离徙动的校正处理，接着进行距离向傅立叶逆变换处理，分别将和通道回波信号和差通道回波信号转换到距离时域内；步骤三：方位向能量累积；在完成距离向压缩处理和距离徙动校正处理后，不同距离门的目标得到分离，接着进行方位向定位及方位向能量累积，获得最终的成像处理结果；结合距离向压缩处理和距离徙动校正处理后的和通道回波信号和差通道回波信号，逐像素点比较差和通道接收信号的幅度，并根据差和通道幅度的比值计算得到目标所对应的方位向离轴角：E(θ)=FΔ(θ)FΣ(θ)≈E′(0)θ=FΔ′(θ)FΣ(θ)-FΔ(θ)FΣ′(θ)FΣ2(θ)|θ=0θ=FΔ′(0)FΣ(0)---(4)]]>其中：E(θ)表示差通道信号幅度与和通道信号幅度的比值；上标′表示求导运算；θ表示方位向离轴角；F_Δ(θ)表示差通道信号天线方向增益；F_∑(θ)表示和通道信号天线方向增益；结合和差通道的天线方向增益，直接根据式E(θ)=FΔ(θ)FΣ(θ)---(5)]]>建立方位向离轴角与差通道信号幅度与和通道信号幅度的比值之间的映射表，映射表中方位向离轴角的采样精度由系统设计时方位向空间分辨率所决定，保证由于角度采样量化误差所导致的位置偏移小于1/8个分辨单元；在建立方位向离轴角与差通道信号幅度与和通道信号幅度的比值之间的映射表后，首先根据差和通道接收信号的幅度的比值，利用式(4)计算得到对应目标的方位向离轴角，接着利用建立的方位向离轴角与差通道信号幅度与和通道信号幅度的比值之间的映射表来进行修正处理，根据式(4)中计算所得到的方位向离轴角，查表得到对应的差通道信号幅度与和通道信号幅度的比值，将该比值与差和通道接收信号的幅度的比值进行比较，若该比值小于差和通道接收信号的幅度的比值，按照设定的步进间隔增大离轴角继续比较，直到查表得到的差通道信号幅度与和通道信号幅度的比值与差和通道接收信号的幅度的比值达到最接近为止，而所对应的方位向离轴角就是目标的方位向离轴角所述的步进间隔要保证由于角度采样量化误差所导致位置偏移小于1/8个分辨单元；当确定目标的方位离轴角后，结合该时刻雷达平台的位置和平台的波束指向信息确定目标在图像中的位置，对于方位时刻t而言，目标的方位向位置为：其中：X表示目标图像中方位向的位置；x₀表示雷达平台初始时刻的位置；v表示雷达平台的飞行速度；t表示方位向的时间变量；R表示目标所在距离门对应的斜距；表示波束前视指向与平台飞行速度之间的夹角；表示目标的方位向离轴角；在确定目标的方位向位置的基础上，结合目标所处的距离门位置，确定目标在雷达图像中的位置，将对应和通道图像幅度累加到对应像素区域，当完成所有像素的处理后，得到最终的成像处理结果。