專利名稱：探地雷達(dá)頻域成像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于雷達(dá)成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種近場條件下探地雷達(dá)三維相干成像方法即探地雷達(dá)頻域成像方法。
背景技術(shù)：
近年來，雷達(dá)近場探測技術(shù)由于需求的牽引逐漸成為雷達(dá)應(yīng)用研究的熱點(diǎn)問題之一，近場雷達(dá)可以應(yīng)用于不同的場合，例如；穿墻探測、地雷探測、公路無損檢測、地下掩體的探測以及考古挖掘。目前，雷達(dá)工作在近場模式，基本是以探測為主，還沒有成像功能。國外和國內(nèi)的探地雷達(dá)的產(chǎn)品大多是采用的無載波沖擊的信號(hào)形式，采用無載波沖擊的探地雷達(dá)具有系統(tǒng)簡單的優(yōu)點(diǎn)，一般只需要沖擊信號(hào)發(fā)生器，發(fā)射天線，接收天線， 以及接收處理單元便可以實(shí)現(xiàn)，但無載波沖擊的雷達(dá)不能利用回波的相位信息，雷達(dá)分辨率會(huì)受到一定的限制。而采用線性調(diào)頻體制的探地雷達(dá)其分辨率要比無載波沖擊的探地雷達(dá)分辨率大大的提高。在線性調(diào)頻體制下近場成像雷達(dá)必須采用相干成像技術(shù)來得到高分辨率的雷達(dá)圖像，但目前相干的成像的方法，RD，chirp scaling等方法都是針對(duì)遠(yuǎn)場模型來設(shè)計(jì)的，在近場條件下，有些近似，使用的這些算法應(yīng)用與近場條件有一些困難。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在探地雷達(dá)中應(yīng)用頻率域的方法進(jìn)行三維成像，以得到較好分辨率的地下圖像。為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供了探地雷達(dá)頻域成像方法，過程如下1)、對(duì)雷達(dá)接收到的目標(biāo)回波信號(hào)與參考信號(hào)做差頻處理，得到差頻后的雷達(dá)回波方程；幻、對(duì)水平方位維數(shù)據(jù)進(jìn)行傅立葉變換；3)、對(duì)垂直方位維數(shù)據(jù)進(jìn)行傅立葉變換；4)、以成像區(qū)域的中心作為參考點(diǎn)進(jìn)行相位補(bǔ)償力)、進(jìn)行水平方位維數(shù)據(jù)的slot插值；6)、進(jìn)行高度維數(shù)據(jù)的slot 插值；7)、進(jìn)行三維傅立葉變換重建成像區(qū)域。上述步驟1)的具體過程是雷達(dá)的發(fā)射信號(hào)為Str [t) = exp (jTryt1) rect〔+〕( 1)設(shè)雷達(dá)位于(u，v，0)，則位于Un，yn，H+zn)，有一個(gè)點(diǎn)目標(biāo)，從地表下反射回來的到天線的回波信號(hào)為
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權(quán)利要求
1.探地雷達(dá)頻域成像方法，其特征在于，包括以下步驟1)、對(duì)雷達(dá)接收到的目標(biāo)回波信號(hào)與參考信號(hào)做差頻處理，得到差頻后的雷達(dá)回波方程；2)、對(duì)水平方位維數(shù)據(jù)進(jìn)行傅立葉變換；3)、對(duì)垂直方位維數(shù)據(jù)進(jìn)行傅立葉變換；4)、以成像區(qū)域的中心作為參考點(diǎn)進(jìn)行相位補(bǔ)償；5)、進(jìn)行水平方位維數(shù)據(jù)的slot插值；6)、進(jìn)行高度維數(shù)據(jù)的slot插值；7)、進(jìn)行三維傅立葉變換重建成像區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1)的具體過程是雷達(dá)的發(fā)射信號(hào)為
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟幻的具體過程是對(duì)式(4)做關(guān)于變量u的傅立葉變換
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在干，所述步驟幻的具體過程是對(duì)式(6)進(jìn)行 關(guān)于變量ν的傅立葉變換，同樣用駐定相位原理，可以求出變量ν的駐定相位點(diǎn)為
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在干，所述步驟4)的具體過程是式⑶中由兩部分組成，一部分為不隨xn，yn，\變化的部分，另外一部分是隨xn，yn，\ 變化的部分，對(duì)于不隨^，yn，^變化的部分可以采用如下的補(bǔ)償向量進(jìn)行補(bǔ)償
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在干，所述步驟5)的具體過程是由式(10)可以看出，經(jīng)過相位補(bǔ)償后的回波，在三個(gè)坐標(biāo)上是存在耦合的，采用插值方法去除三個(gè)坐標(biāo)之間的耦合，進(jìn)行如下的變量代換，I =Jk2r-Ic2u，此變換有成為slot插 值處理，經(jīng)過slot插值后，目標(biāo)的回波方程即式(10)變?yōu)?br>
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在干，所述步驟6)的具體過程是采用如下的變量代換，も=ヾ；^ -U2v，此變換有成為slot插值處理，經(jīng)過slot插值后，目標(biāo)的回波方程即式(11)變?yōu)?br>
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在干，所述步驟7的具體過程是對(duì)式(12)進(jìn)行三維傅立葉變換，要求得地下目標(biāo)的散射系數(shù)σ (xn，yn，zn)，MS3(ku， kv，kz)進(jìn)行關(guān)于變量ku，kv，kz的逆傅立葉變換，即
全文摘要
本發(fā)明涉及探地雷達(dá)頻域成像方法，該方法是基于線性調(diào)頻波的頻域成像算法，其方法是對(duì)雷達(dá)接收到的目標(biāo)回波信號(hào)與參考信號(hào)做差頻處理，得到差頻后的回波，對(duì)其的二維掃描的方向上，進(jìn)行傅立葉變換，然后以成像中心點(diǎn)作為參考點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相位補(bǔ)償，然后進(jìn)行二次的slot插值操作，利用slot插值對(duì)三維的成像數(shù)據(jù)進(jìn)行去耦合處理，最后對(duì)于slot插值后的數(shù)據(jù)進(jìn)行三維的傅立葉變換，從而完成圖像的重建。本發(fā)明解決了在近場條件下的三維相干成像問題，相比于常規(guī)的脈沖式非相干成像技術(shù)，能得到更好分辨率的圖像。
文檔編號(hào)G01S13/89GK102540184SQ20111045606
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者何飛, 劉杰, 唐禹, 張永強(qiáng), 李建東, 李立, 王成達(dá), 王香增, 高瑞民 申請(qǐng)人:陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司研究院