[发明专利]一种校正天线方向图影响的雷达成像数据预处理方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，特别涉及雷达成像数据预处理技术，涉及一种在成像前对回波数据进行处理，以校正天线方向图对成像分辨率影响的方法。

背景技术

利用雷达成像技术可从难以解译的回波数据中还原出目标的电磁散射分布函数，重建符合视觉观感的目标区域实际图像，从而直接反映目标的几何形态和电磁散射特性，其良好的可视化特性对提高分辨能力目标、降低判读难度、减少对专业知识的依赖性具有重要意义。目前雷达成像技术已广泛应用于军事和民用领域。

在雷达成像技术中，成像分辨率无疑是最关键和最重要的性能指标。在实际的雷达系统中，影响成像分辨率的因素较多，其中天线方向图是一个重要影响因素。

已有的研究指出，天线的方向图可能会导致成像分辨率下降。例如文献“Wang B Q,Li X G.Near Range Millimeter Wave Radiometer Passive Image High Resolution Restoration[C],2008Global Symposium on Millimeter Waves,Nanjing,China,2008:325-328.”指出天线的方向图相当于一个低通滤波器，它会抑制回波的高波数分量，减少波数域支撑区的宽度，从而导致分辨率下降。值得注意的是探地雷达(Ground Penetrating Radar，GPR)、穿墙雷达(Through-the-Wall Radar，TWR)、全息穿透雷达(Holographic Subsurface Radar，HSR)等类型的雷达往往采用宽波束天线，波束范围内增益有一定的起伏，天线方向图对成像性能的影响尤其不可忽略。

如何去除天线方向图的影响，提高雷达成像分辨率，就成为了一个重要的问题。文献“邹鲲.低频UWBSAR天线方向图频域校正[J].信号处理,2006,22(5):645-647”提出了校正机载SAR天线方向图提高分辨率的方法，但是这种方法是建立在远场条件下，并不适用于探地雷达、穿墙雷达、全息穿透雷达等的近场成像情况。文献“Kojima T,Mochizuki S,Togo,et al.High-resolution millimeter-wave near-field imaging with reconstruction algorithm based on antenna-radiation-pattern deconvolution processing[C].Proceedings of the 2012 APMC,Kaohsiung,China,2012:679-681.”提出了去除近场条件下天线方向图影响的算法，但没有提供估计天线方向图的方法。从已公开的预处理技术来看，并未有效解决天线方向图的影响问题，仍是制约成像分辨率的一大因素。

发明内容

本发明的目的在于解决雷达天线方向图导致成像分辨率下降的问题，尤其对影响较严重的近场成像情况，提出一种基于天线方向图的雷达成像数据预处理方法，能够有效提高成像分辨率。

本发明采取如下技术方案：

第一步，利用已知点目标计算天线方向特性函数。

设已知点目标位于雷达系统的近场区，其位置坐标为(0,0,z₀)。设雷达系统按照行列等间隔的方式进行扫描，采集到的回波数据为s(x_i,y_j),i＝1…M,j＝1…N，其中，M和N分别为扫描的行数和列数，其取值根据具体的雷达系统确定。

将s(x_i,y_j)幅度归一化后得到归一化的方向性函数a(x_i,y_j)，利用下式计算方向性函数的频域表达式