[发明专利]一种频率分集阵列雷达去目标位置模糊成像方法

权利要求书

1.一种频率分集阵列雷达去目标位置模糊成像方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在频率分集阵列雷达系统有N个阵元，阵元间距d≤λ/2，通过调制信号生成器在该组阵元上产生一组频率偏置为Δf和一组频率偏置为-Δf的信号，对应的调制信号表达式s_n(t)为：

s_n(t)＝e^j2πnΔft+e^-j2πnΔft n＝1，2…，N (1)

其中，n表示阵元序号，j为虚数单位，t为时间；

2)N个阵元上的调制信号s_n(t)与载波信号相乘，每个阵元得到相应的已调信号s′_n(t)，其表达式为：

3)N个阵元的发射天线将N个已调信号s′_n(t)发射出去，当信号遇到目标后，将发射信号反射回来；

4)N个阵元的接收天线接收遇到目标而反射回来的回波信号，设第n个接收天线接收的回波信号为r_n(t)：

其中，K表示目标个数，m表示第m个发射阵元，R_k表示第k个目标的参考距离，θ_k表示第k个目标的相对角度，d为阵元间距，接收阵元接收的回波信号经过滤波器进行滤波后进入成像算法单元；

5)将成像算法单元中的成像区域按距离和角度来划分网格，每一个网格对应一个像素点，计算每个网格到每一个阵元的距离，则第g个网格到第n个阵元的距离R_n(g)为：

R_n(g)＝R_g-nd sinθ_g (4)

其中R_g和θ_g分别表示第g个网格的参考距离和参考角度；

6)根据每个网格到每一个阵元的距离，计算出每个网格到每个阵元的双程时延τ_n(g)为：

其中，c为光速；

7)利用所得的双程时延对回波信号进行相位补偿，得到每个网格点对应第n个阵元的复像素值P_n(g)为：

8)在每个成像网格中，对所有已经相位补偿的2×N个信号进行累加求和得到P(g)为：

9)根据回波时延，该系统的回波信号的观测矩阵为：

因此，第k个目标点的点扩展函数为：

PSF_k＝Φ_m(:，k)^TΦ_m^* (9)

其中，Φ_m(:，k)表示取矩阵Φ_m的第k列，[·]^T表示矩阵转置，[·]^*表示共轭；

10)将每个成像网格中对所有已经相位补偿的信号进行累加求和得到的结果P(g)作为处理矩阵DIRT_i，i＝0表示初始处理矩阵，其表达式为：

11)找出处理矩阵中的绝对值最大的点和该点所对应的位置(b_max，j)，其表达式为：

(b_max，j)＝max(|DIRT_i|) (11)

12)记录下处理矩阵中的绝对值最大点的数值后，再除以由P(g)叠加所带来的增益，将该值作为第k个目标散射系数的估计，其表达式为：

13)将处理矩阵中的绝对值最大点的点扩展函数记录下来，并与该点估计的散射系数相乘得：

14)从前一个处理矩阵DIRT_i-1中减去B_i：

DIRT_i＝DIRT_i-1-B_i (14)

15)重复步骤11)至步骤14)，直至最新的处理矩阵估计的散射点数达到设置或者最新的处理矩阵达到某一个阈值时，进入步骤16)，对这些点进行重估；

16)每次更新，将被减去的B_i重新加回得到DIRT_i′中，并且将已记录的最大值点的位置读取出，对该点散射系数重新估计：

更新每次减去的点的点扩展函数得到更新的处理矩阵为：

DIRT_i′＝DIRT_i′-1-B_i′ (16)

17)循环步骤16)，直至更新完所有需要重估的点后，进入步骤18)；

18)判断更新的处理矩阵是否到达某一阈值，若到达这一阈值，则终止循环进入步骤19)，否则转到步骤12)开始继续循环，直到达到这一阈值为止；

19)将上述步骤中记录的目标点的散射系数乘以叠加所带来的增益，最后再与最新的处理矩阵相加，即可得到重构的成像矩阵：