[发明专利]一种近场条件下的探地雷达三维相干成像方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达成像技术领域，具体的说是一种近场条件下的探地雷达三维相干成像方法。本发明适合于近场目标区域成像的后向投影算法。

背景技术

近年来，雷达近场探测技术由于需求的牵引逐渐成为雷达应用研究的热点问题之一，近场雷达可以应用于不同的场合，例如；穿墙探测、地雷探测、公路无损检测、地下掩体的探测以及考古挖掘。目前，雷达工作在近场模式，基本是以探测为主。

国外和国内的探地雷达的产品大多是采用的无载波冲击的信号形式，采用无载波冲击的探地雷达具有系统简单的优点，一般只需要冲击信号发生器，发射天线，接收天线，以及接收处理单元便可以实现，但无载波冲击的雷达不能利用回波的相位信息，雷达分辨率会受到一定的限制。而采用线性调频体制的探地雷达其分辨率要比无载波冲击的探地雷达分辨率大大的提高。

在线性调频体制下近场成像雷达必须采用相干成像技术来得到高分辨率的雷达图像，但目前相干的成像技术诸如chirp scaling，波数域等方法都是针对远场模型来设计的，在近场条件下，有些近似，或者插值是支撑域的限制，使的这些算法应用与近场条件有一些困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种对近场目标区域进行三维成像，以得到较好分辨率的近场条件下的探地雷达三维相干成像方法。

本发明的目的是这样实现明的，一种近场条件下的探地雷达三维相干成像方法，对雷达接收到的目标回波信号与参考信号做差频处理，得到差频后的回波，对其进行距离向压缩，然后根据雷达在每一个方位向位置上对成像区域中每一个像素点的时延，进行相位补偿后相干叠加，则在实际目标位置上形成较强的信号，在非目标位置形成的信号较弱，遍历整个区域，从而完成图像的重建，其特征是：具体步骤如下：

1）对雷达接收到的目标回波信号与参考信号做差频处理，得到差频后的回波；

2）对差频后的回波进行距离向压缩；

3）将成像区域划分成网格状，计算雷达在每一个方位向位置上对成像区域中的每一个网格点（像素点）的时延；

4）根据计算出的时延，对相应点的回波进行相位补偿；

5）对每个像素点进行相干叠加，叠加结果既为该像素点的值；

6）应用步骤4）和5）遍历整个成像区域，完成图像的重建。

本发明的特点是：它对雷达接收到的目标回波信号与参考信号做差频处理，得到差频后的回波，对其进行距离向压缩，然后根据雷达在每一个方位向位置上对成像区域中每一个像素点的时延，进行相位补偿后相干叠加，则在实际目标位置上形成较强的信号，在非目标位置形成的信号较弱，遍历整个区域，从而完成图像的重建。

附图说明

下面结合实施例附图对本发明做进一步说明：

图1是本发明实施例雷达原理示意；

图2是本发明的后向投影算法流程图；

图3是最后的三维效果图。

图中：1、雷达信号发射电路；2、雷达信号接收电路；3、雷达成像处理单元；4、发射天线；5、接收天线；6、探测成像区。

具体实施方式

参照图1，与传统的雷达系统一样包括雷达信号发射电路1、雷达信号接收电路2和雷达成像处理单元3，通过雷达天线（发射天线4和接收天线5）向目标发射雷达波或接收目标的反射信号，本发明中对埋入地下的石油管道的探测成像区6中，要求最大的探测深度为3.5米，也就是目标本振与目标回波的路程差大约为7米，因此接收到回波的中频为带宽为（此时的大地介电常数按9来估算）：

上式中为接收信号的带宽，为发射的线性调频信号的调频率，是光速，大地电介质常数，是最大作用距离。

这就要求发射机将输入的线性调频信号的（4dBm）放大到27dBm。

如图2所示，本发明的流程过程如下：包括如下过程：

1）对雷达接收到的目标回波信号与参考信号做差频处理，得到差频后的回波；

2）对差频后的回波进行距离向压缩；

3）将成像区域划分成网格状，计算雷达在每一个方位向位置上对成像区域中的每一个网格点（像素点）的时延；

4）根据计算出的时延，对相应点的回波进行相位补偿；

5）对每个像素点进行相干叠加，叠加结果既为该像素点的值；

6）应用步骤4）和5）遍历整个成像区域，完成图像的重建。

如图3所示。

其中1）步对雷达接收的回波信号与参考信号做差频处理，包括：给出发射的线性调频信号形式：

                  （1）