【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及雷达探测成像，尤其涉及基于微波关联雷达的探测和成像处理方法、系统及装置。
技术介绍
1、关联探测与关联成像是光学领域研究前沿的新兴热点问题之一，能够实现非定域性探测与成像，一经提出就引起了广泛的讨论和研究。微波关联雷达是借鉴光学强度关联技术而提出的一种雷达新体制和雷达测量技术方法。基于波前随机调制、波束内超分辨的创新思路，通过发射信号的随机调制，使信号幅度、频率、相位、极化等随机起伏和涨落，并在感兴趣的探测区形成具有时间-空间不相关特性的雷达信号覆盖，雷达工作时，记录下各个时刻发射信号的状态，并根据目标距离、方位、多普勒等信息事先生成“探测底版”；待接收到目标回波信号以后，用“探测底版”和目标回波进行关联处理(一种高阶的相关处理)，得到一幅“单帧关联信息图”；最后通过对若干组“单帧关联信息图”平滑处理实现对目标的探测、成像甚至识别，其基本的工作原理如附图1所示。
2、为了获得具有时空二维随机辐射特性的辐射场，中国科学技术大学等研究单位先后提出了二维平面天线阵列辐射随时间变化的随机跳频微波信号的一系列方法，但系统需要凝视探测，为了达到较好的探测效果，所需的信号辐射时间很长。此外，其成像分辨率仍然受限于阵列尺寸，在远距离探测时分辨率仍然较差，难以满足实际应用的需求。为了获得高分辨的探测结果，往往利用压缩感知等新兴信号处理技术实施成像处理，处理过程比较复杂，计算成本和代价很高。
3、目前，国内外均在大力投入，深入开展关联探测技术研究，我国在关联技术光学领域的研究成果是世界领先的，已经研制成功世界上
技术实现思路
1、针对上述存在的问题，本专利技术旨在提供一种基于微波关联雷达的探测和成像处理方法、系统及装置，该方法成像探测的时间短、空间分辨率高，成像探测具有猝发工作特性，随机性和突发性强，对抗恶意干扰的能力强。而且成像所使用的数据采样不受奈奎斯特采样定理的约束，具有极大的灵活性。
2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、基于微波关联雷达的探测和成像处理方法，其特征在于，包括以下步骤，
4、s1：将雷达系统利用频率分集天线阵列搭载在机动平台上；
5、s2：雷达系统的天线阵列从不同阵元同时辐射时间宽度相同、频率不同的单频率辐射信号，并接收目标散射的电磁回波；
6、s3：基于一阶关联算法，对雷达系统接收到的电磁回波进行关联成像处理，得到目标场景的成像探测结果。
7、进一步的，步骤s1中的天线阵列各阵元采用不同的频率辐射信号。
8、进一步的，步骤s2的具体操作包括以下步骤：
9、s201：建立频率分集面阵微波雷达关联成像几何模型；
10、s202：建立频率分集面阵微波雷达第mn个阵元对应的回波模型，其中，m为面阵阵列对应的行数，n为对应的列数；
11、s203：确定频率分集面阵微波雷达所有阵元接收的回波信号。
12、进一步的，步骤s202中频率分集面阵微波雷达第mn个阵元对应的回波模型为
13、
14、式中，σp为目标对入射电磁波的散射系数；t＝tr+η0为全时间，η0为方位慢时间，ts和tr分别为频率分集面阵微波雷达发射和接收信号时对应的快时间；fmn为频率分集面阵微波雷达第mn个阵元发射信号的载频；和分别为快时间ts和tr时刻频率分集面阵微波雷达第mn个阵元视线方向的波数矢量，且有为与时间t有关的第mn个阵元到目标p的单位距离矢量；和分别为快时间ts和tr时刻，频率分集面阵微波雷达第mn个阵元到目标p的距离矢量。
15、进一步的，步骤s203的具体操作包括以下步骤，
16、s2031：确定快时间ts时刻发射的单脉冲信号经历的自由空间传输延迟τ；
17、s2032：将延时τ代入回波模型，得到基于空间传输延迟的回波模型；
18、s2033：根据步骤s2032中得到的基于空间传输延迟的回波模型，确定频率分集面阵微波雷达所有阵元接收的回波信号。
19、进一步的，步骤s2031中快时间ts时刻发射的单脉冲信号经历的自由空间传输延迟τ具体为
20、
21、式中，
22、
23、
24、其中，c为电磁波在自由空间的传输速度，rmnp＝|rmnp|为方位慢时间η0时刻，频率分集面阵微波雷达第mn个阵元与目标p之间的距离，v为频率分集面阵微波雷达沿着y′轴正方向运动的速度，为雷达速度矢量v与rmnp之间的夹角。
25、进一步的，步骤s2033中频率分集面阵微波雷达所有阵元接收的回波信号为
26、
27、其中，m为面阵阵列的总行数，n为面阵阵列的总列数、m取值范围为0,1,2,…,m-1；n的取值范围为0,1,2,…,n-1，为面阵阵列第m行、第n列接收的回波信号。
28、进一步的，步骤s3的具体操作包括以下步骤，
29、s301：由频率分集阵列各阵元发射信号参数、收发阵列构型的空间几何参数推算目标成像区域内所有网格点的辐射场的时-空两维分布a(r，t)；
30、s302：由a(r，t)获得每个网格点rt处的辐射场匹配函数at
31、at＝a(rt，t)*/||a(rt，t)*||
32、其中，(·)*表示矩阵的共轭转置，||·||表示向量取模；
33、s303：辐射场匹配函数与对应时刻的散射回波做相关运算，得到网格点r处的成像结果为：
34、
35、其中，<·>表示内积操作，b(t)为接收的散射回波。
36、进一步的，本专利技术还包括基于微波关联雷达的探测和成像处理系统，其特征在于：包括雷达系统、频率分集天线阵列和机动平台，所述雷达系统通过频率分集天线阵列布设在机动平台上，且所述雷达系统的天线阵列从不同阵元同时辐射时间宽度相同频率不同的频率辐射信号，并接收目标散射的电磁回波；基于一阶关联算法对接收到的电磁回波进行成像处理，得到目标场景的成像探测结果。
37、进一步的，本专利技术还包括基于微波关联雷达的探测和成像处理装置，其特征在于：所述装置为控制设备本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于微波关联雷达的探测和成像处理方法，其特征在于，包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的基于微波关联雷达的探测和成像处理方法，其特征在于：步骤S1中的天线阵列各阵元采用不同的频率辐射信号。
3.根据权利要求1所述的基于微波关联雷达的探测和成像处理方法，其特征在于，步骤S2的具体操作包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于微波关联雷达的探测和成像处理方法，其特征在于，步骤S202中频率分集面阵微波雷达第mn个阵元对应的回波模型为
5.根据权利要求3所述的基于微波关联雷达的探测和成像处理方法，其特征在于，步骤S203的具体操作包括以下步骤，
6.根据权利要求3所述的基于微波关联雷达的探测和成像处理方法，其特征在于，步骤S2031中快时间ts时刻发射的单脉冲信号经历的自由空间传输延迟τ具体为
7.根据权利要求6所述的基于微波关联雷达的探测和成像处理方法，其特征在于，步骤S2033中频率分集面阵微波雷达所有阵元接收的回波信号为
8.根据权利要求7所述的基于微波关联雷达的探测和成像处理方法，其特征
9.基于微波关联雷达的探测和成像处理系统，其特征在于：包括雷达系统、频率分集天线阵列和机动平台，所述雷达系统通过频率分集天线阵列布设在机动平台上，且所述雷达系统的天线阵列从不同阵元同时辐射时间宽度相同频率不同的频率辐射信号，并接收目标散射的电磁回波；基于一阶关联算法对接收到的电磁回波进行成像处理，得到目标场景的成像探测结果。
10.基于微波关联雷达的探测和成像处理装置，其特征在于：所述装置为控制设备，所述控制设备包括至少一个处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器，所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，以使所述处理器能够执行权利要求1-8中任一项所述的探测和成像处理方法。
...【技术特征摘要】
1.基于微波关联雷达的探测和成像处理方法，其特征在于，包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的基于微波关联雷达的探测和成像处理方法，其特征在于：步骤s1中的天线阵列各阵元采用不同的频率辐射信号。
3.根据权利要求1所述的基于微波关联雷达的探测和成像处理方法，其特征在于，步骤s2的具体操作包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于微波关联雷达的探测和成像处理方法，其特征在于，步骤s202中频率分集面阵微波雷达第mn个阵元对应的回波模型为
5.根据权利要求3所述的基于微波关联雷达的探测和成像处理方法，其特征在于，步骤s203的具体操作包括以下步骤，
6.根据权利要求3所述的基于微波关联雷达的探测和成像处理方法，其特征在于，步骤s2031中快时间ts时刻发射的单脉冲信号经历的自由空间传输延迟τ具体为
7.根据权利要求6所述的基于微波关联雷达的探测和成像处理...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹灿斌，冉达，祝新力，罗迪，黎吉顺，贺俊，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队航天工程大学，
类型：发明
国别省市：
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