一種基于發(fā)射波形方位向調(diào)制的機載雷達前視成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于機載雷達成像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于發(fā)射波形方位向調(diào)制的機 載雷達前視成像方法，適用于機載雷達的對地偵察攻擊、自主導航、海洋搜索以及導彈末端 匹配制導，也可適用于非前視情況下的地形測繪和廣域監(jiān)視。
【背景技術(shù)】
[0002] 機載雷達通過發(fā)射大時寬帶寬積信號提高機載雷達成像的距離向分辨率，并利用 機載雷達的載機平臺與地面非合作目標的相對運動帶來的多普勒頻域提高機載雷達成像 的方位向分辨率，具有全天時、全天候、高分辨的特點。但是，當機載雷達工作在前視條件下 時，機載雷達的載機航跡方向與機載雷達的天線波束指向重合，再加上機載雷達回波信號 的多普勒變化率非常小，致使機載雷達成像的方位分辨率急劇下降。
[0003] 目前，常用的合成孔徑雷達(SAR)和多普勒波束銳化(DBS)技術(shù)等方法失效，分別 會形成機載雷達成像的前視探測盲區(qū)，使得無法對機載雷達的前視場景進行成像。對于機 載雷達的載機著陸時對前方跑道的成像，或者導彈下落時對打擊區(qū)域的成像，通常采用實 波束成像方法或單脈沖前視成像方法完成，但實波束成像方法或單脈沖前視成像方法的方 位分辨率要么依賴于波束主瓣寬度，要么對回波信號的信噪比要求較高，尤其復雜環(huán)境下 時更難滿足實時性要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提出一種基于發(fā)射波形方位向調(diào)制 的機載雷達前視成像方法，該種基于發(fā)射波形方位向調(diào)制的機載雷達前視成像方法將發(fā)射 的機載雷達信號波形在方位向進行調(diào)制，用于增加發(fā)射信號的方位向帶寬，并且在接收機 載雷達回波信號時進行方位向的匹配濾波，最終獲得前視場景下的機載雷達高分辨成像。
[0005] 為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。
[0006] -種基于發(fā)射波形方位向調(diào)制的機載雷達前視成像方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟1，獲取方位向調(diào)制波形，得到所述方位向調(diào)制波形的調(diào)制序列波形；
[0008] 步驟2,機載雷達在距離向發(fā)射線性調(diào)頻信號，同時根據(jù)所述方位向調(diào)制波形的調(diào) 制序列波形對所述線性調(diào)頻信號在方位向進行緩慢調(diào)制，得到經(jīng)過方位向緩慢調(diào)制后的發(fā) 射信號波形50匕），其中，表不快時間，tn表不第n時刻；
[0009] 步驟3,機載雷達接收第q個相干積累時間間隔內(nèi)經(jīng)過方位向緩慢調(diào)制后的發(fā)射信 號波形<14；)的回波信號，并對所述第q個相干積累時間間隔內(nèi)經(jīng)過方位向緩慢調(diào)制后的 發(fā)射信號波形的回波信號依次進行距離向的脈沖壓縮和匹配濾波處理，得到第q個 相干積累時間間隔對應的距離脈壓回波信號;其中，qe{l，2,…，Q}，Q表示機載雷達天線在 一個周期內(nèi)掃描的相干積累時間間隔總個數(shù)；
[0010] 步驟4,對第q個相干積累時間間隔對應的距離脈壓回波信號在距離頻域內(nèi)乘以距 離走動校正因子H(f，t)，得到第q個相干積累時間間隔對應的距離徙動校正回波信號；其 中，f表示距離頻率，t表示慢時間；
[0011] 步驟5,對第q個相干積累時間間隔對應的距離徙動校正回波信號進行相關(guān)處理并 求其平均值，獲得第q個相干積累時間間隔對應的機載雷達多普勒中心估計值fd;
[0012] 步驟6,根據(jù)第q個相干積累時間間隔對應的機載雷達多普勒中心估計值fd，對第q 個相干積累時間間隔對應的距離徙動校正回波信號進行多普勒中心補償，得到第q個相干 積累時間間隔對應的多普勒中心補償回波信號；
[0013] 步驟7,重復執(zhí)行步驟3-步驟6,直到得到第Q個相干積累時間間隔對應的多普勒中 心補償回波信號，此時得到第1個相干積累時間間隔對應的多普勒中心補償回波信號到第Q 個相干積累時間間隔對應的多普勒中心補償回波信號，并將其按照Q個相干積累時間間隔 各自經(jīng)過方位向緩慢調(diào)制后的發(fā)射信號波形的回波信號接收順序進行存儲，得到機 載雷達在一個掃描周期Q個相干積累時間間隔內(nèi)的回波信號，其中每一個相干積累時間間 隔對應的回波信號包含N個脈沖，并將機載雷達在一個掃描周期Q個相干積累時間間隔內(nèi)的 回波信號劃分為M個距離單元，然后計算得到第m個距離單元的脈沖表達式S(m) {1， 2,…，M}，M表示機載雷達在一個掃描周期內(nèi)接收到的回波信號包含的距離單元總個數(shù)；
[0014] 步驟8,根據(jù)所述方位向調(diào)制波形的調(diào)制序列波形，對M個距離單元各自對應的脈 沖表達式分別進行方位向匹配濾波處理，最終得到匹配濾波后的機載雷達成像
[0015] 步驟9,將所述匹配濾波后的機載雷達成像轉(zhuǎn)化為大地坐標系下，即可得到 前視場景下的機載雷達成像。
[0016] 本發(fā)明的有益效果為：
[0017]第一，本發(fā)明創(chuàng)造性地提出了一種方位調(diào)制的SBAMIR成像框架，突破了傳統(tǒng)的機 載雷達成像對多普勒相位歷史的依賴，不僅能夠在多普勒相位歷史變化很小的情況下實現(xiàn) 前視場景下機載雷達的高分辨成像，還能夠?qū)崿F(xiàn)非前視場景下機載雷達的高分辨成像，使 得本發(fā)明的方法的應用范圍更加廣泛；
[0018] 第二，本發(fā)明方法在具體實現(xiàn)時不需要對現(xiàn)有的機載雷達進行硬件改進，只需通 過發(fā)射波形的改變便能夠在實際工程中進行實現(xiàn)應用。
【附圖說明】
[0019] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0020] 圖1是本發(fā)明的一種基于發(fā)射波形方位向調(diào)制的機載雷達前視成像方法流程示意 圖；
[0021] 圖2是本發(fā)明SBAMIR的成像示意圖；其中，v表示機載雷達的載機平臺速度；
[0022]圖3是20dB條件下SBAMIR框架下的未進行多普勒中心補償?shù)那耙暢上窠Y(jié)果；
[0023]圖4是20dB條件下SBAMIR框架下的經(jīng)過多普勒中心補償后的前視成像結(jié)果；
[0024]圖5是本發(fā)明方法在OdB條件下的前視成像結(jié)果圖。
【具體實施方式】
[0025] 參照圖1，為本發(fā)明的一種基于發(fā)射波形方位向調(diào)制的機載雷達前視成像方法流 程示意圖，該種基于發(fā)射波形方位向調(diào)制的機載雷達前視成像方法，包括以下具體步驟：
[0026] 步驟1，獲取方位向調(diào)制波形，得到所述方位向調(diào)制波形的調(diào)制序列波形。
[0027] 具體地，獲取方位向調(diào)制波形，該組方位向調(diào)制波形可以是線性調(diào)頻信號、非線性 調(diào)頻信號，也可以是編碼信號。由于線性調(diào)頻信號、非線性調(diào)頻信號和編碼信號在原理上具 有一致性，所以此處設定該組方位向調(diào)制波形為編碼信號，并得到編碼信號的調(diào)制序列波 形，記為w(t n)，其表達式為：
[0029] 其中，u(tn)表示第n時刻的二項碼子脈沖包絡，且u(tn)=rect(t n/T)，rect( ?)表 示矩形窗函數(shù)，t表示二項碼子脈沖的時間寬度，Cn表示第n時刻的子脈沖幅度值，并且第n 時刻的子脈沖幅度值為+1或_1;N表示編碼信號的二項碼調(diào)制序列長度，tn表示第n時刻。
[0030] 步驟2,機載雷達在距離向發(fā)射線性調(diào)頻信號，同時根據(jù)所述方位向調(diào)制波形的調(diào) 制序列波形對所述線性調(diào)頻信號在方位向進行緩慢調(diào)制，得到經(jīng)過方位向緩慢調(diào)制后的發(fā) 射信號；其中，￡_表不快時間，tn表不第n時刻。
[0031] 具體地，機載雷達在距離向發(fā)射線性調(diào)頻信號，同時根據(jù)所述方位向調(diào)制波形的 調(diào)制序列波形w(tn)對所述線性調(diào)頻信號在方位向進行緩慢調(diào)制，使得方位向的線性調(diào)頻 信號幅度按照步驟1得到的所述調(diào)制序列波形w(t n)變化。為了保證所述線性調(diào)頻信號在距 離向和方位向的同步，所述線性調(diào)頻信號的方位調(diào)制信號的慢時間采樣間隔，必須與所述 線性調(diào)頻信號的脈沖重復周期一致，進而得到經(jīng)過方位向緩慢調(diào)制后的發(fā)射信號波形 ，其表達式為：
[0033] 其中，Y表示發(fā)射的線性調(diào)頻信號的調(diào)頻率，￡表示快時間，tn表示第n時刻，f。表 示發(fā)射的線性調(diào)頻信號的載頻，T P表示每一個脈沖的持續(xù)時間