基于联合多波位的高分辨DBS成像方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103605131103605131A(43)申请公布日2014.02.26(21)申请号201310647776.8(22)申请日2013.12.04(71)申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市太白南路2号(72)发明人王彤吴晓明吴建新吴亿锋(74)专利代理机构陕西电子工业专利中心61205代理人王品华朱红星(51)Int.Cl.G01S13/89(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书5页说明书5页附图3页附图3页(54)发明名称基于联合多波位的高分辨DBS成像方法(57)摘要本发明公开了一种基于联合多波位的高分辨DBS成像方法。主要解决现有DBS成像分辨率较低的问题。其实现过程为：（1）利用雷达照射地面点目标的时间计算雷达相干积累脉冲数和需要联合的波位数；（2）根据需要联合的波位数对雷达多个波位的数据进行合并；（3）对合并后的数据进行距离向的脉冲压缩和方位向的傅里叶变换，得到多普勒通道数据；（4）取出多普勒通道数据中雷达主波束范围对应的部分，并计算该对应部分的数据在地面上的坐标；（5）利用求得的地面坐标将雷达主波束范围数据标记到地面上得到图像。本发明能在飞机飞行过程通过雷达进行机械扫描，对地面进行成像，极大地提高了图像的分辨率，可用于对地面运动目标的检测和定位。CN103605131ACN10365ACN103605131A权利要求书1/2页1.一种基于联合多波位的高分辨DBS成像方法，包括如下步骤：(1)将雷达安装在飞机上，雷达在飞机飞行过程中进行机械扫描，且扫描波位随着时间变化，雷达共扫描N个波位，N≥2；将雷达开机工作扫描的起始波位作为第1个波位，每扫描一个波位雷达录取一次地面回波数据；(2)建立第1个波位对应的地面坐标系X1O1Y1，读取飞机在正东方向速度vE1，正北方向速度vN1，得到飞机的航向角θ1＝atan(vE1/vN1)；(3)建立雷达在第i个波位照射地面点目标p的几何模型；(4)利用步骤(3)中建立的模型求雷达在第i个波位照射地面点目标的时间ti，进而求得雷达相干积累脉冲数Ki＝floor(ti·fr)，确定要联合的波位数为：Bi＝floor(Ki/K)，其中，fr为雷达发射脉冲重复频率，K为每个波位发射的脉冲数，floor代表向下取整；i为扫描波位数，其起始为1，终止为N；(5)取出第i到i+Bi-1共Bi个波位雷达录取的回波数据，将取出的Bi个波位的数据合并，得到波位数据矩阵A；(6)利用相关函数法估计出波位数据矩阵A的多普勒中心频率fdc，得到多普勒中心通道；(7)对上述波位数据矩阵A分别进行距离向的脉冲压缩和方位向的加权傅里叶变换，得到波位数据矩阵A的距离-多普勒图；(8)根据步骤（6）中得到的多普勒中心通道，分别取多普勒中心通道两侧各L个通道，得到覆盖主波束范围的2L+1个多普勒通道的数据矩阵B；(9)建立第i个波位对应的地面坐标系XiOiYi，求得多普勒通道数据矩阵B中任意一个点b在该地面坐标系XiOiYi下的坐标(xbi,ybi)为：其中，λ是雷达发射信号波长，Rb表示雷达与点b之间的距离，fd是点b的多普勒频率，H是飞机高度，Vi是飞机在第i个波位的速度；(10)读取飞机在第i个波位的正东方向速度vEi，正北方向速度vNi，得到飞机在该波位的航向角θi＝atan(vEi/vNi)，求出飞机航向角在第i个波位与第1个波位之间的夹角αi：αi＝θi-θ1＝atan(vEi/vNi)-atan(vE1/vN1)；(11)求得点b在第1个波位坐标系X1O1Y1下的坐标(xb1,yb1)为：(12)利用步骤（11）的公式，求出多普勒通道数据矩阵B中所有点在第1个波位对应的地面坐标系X1O1Y1下的坐标，根据求出的地面坐标，将数据矩阵B中的所有点标记到其坐标对应的地面位置上；2CN103605131A权利要求书2/2页(13)令i＝i+1，重复步骤(3)～(12)，直到处理完所有雷达扫描波位的数据，即i＝N时，显示出全部波位数据在地面的DBS图像。2.根据权利要求书1所述的方法，其特征在于步骤（3）所述的建立雷达在第i个波位照射地面点目标p的几何模型，是将雷达第i个波位波束前沿照射到点p时的飞机位置设为O′pi，将雷达第i个波位波束正中心照射到点p时的飞机位置设为Opi，并以Opi为原点，飞机飞行方向为X轴，垂直于飞机飞行方向为Y轴，构成第i个波位对应的平面坐标系XpiOpiYpi，在该平面坐标系中，雷达第i个波位照射地面任意点目标p到X轴的垂直距离为Ri，雷达第i个波位波束中心方向与Y轴方向的夹角为ηi，雷达第i个波位波束前沿方向与Y轴方向的夹角为ξi，其中，i为扫描波位