[发明专利]一种滚动式一维阵列雷达的近场成像方法

权利要求书

1.一种滚动式一维阵列雷达的近场成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：发射阵列和接收阵列在电机带动下匀速运动；

步骤二：发射阵列对准待成像目标发送微波信号；

步骤三：接收阵列接收目标回波信号；

步骤四：将接收到的回波信号利用近场成像算法进行成像。

2.根据权利要求1所述的一种滚动式一维阵列雷达的近场成像方法，其特征在于：在步骤二中，所述的发射信号为：

s(t_T)＝exp(j2πft) (1)

在步骤三中，所述的目标回波信号为：

s(t_R)＝∫σ(x,y,z)·exp[j2πf(t-τ_T-τ_R)]dxdydz (2)

其中，σ(x,y,z)为目标散射函数，发射阵元和接收阵元到散射点的延时分别为

所示发射阵列和接收阵列处于同一平面，两线阵之间间距为d，因此发射阵元和接收阵元到散射点的距离可以用同一个y坐标表示，由于阵列处于运动中，因此有

y_T＝y₀+vt＝y₀+2πωrt

d_tr＝2πrωτ＝2πrω(τ_T+τ_R)

上式中y0为发射阵元发射信号时的坐标位置，d_tr为信号从发射阵元到接收阵元期间内，接收阵元移动的距离，由于微波信号光速传播，近场情况下传播时间为纳秒级，因此d_tr极小，对相位影响可以忽略，则该项可以忽略，因此发射阵元和接收阵元到散射点的延时可变为

为了简化计算，令初始位置y0＝0,发射阵元和接收阵元到散射点的延时分别为

令R_T为信号从发射阵元到散射体的距离，R_R为信号从散射体到接收阵元的距离，R_T0为发射阵元发射时刻位置，因此公式(2)可以表示为

s(t_R)＝exp(jkR_T0)·∫σ(x,y,z)·exp(-jkR_T)·exp(-jkR_R)dxdydz (3)

在步骤四中，所述的近场成像算法包括如下步骤：

S1：将目标回波信号变换到波数域，得到目标散射函数的傅里叶变换结果为：

F[σ(x,y,z)]＝F[s(t_R)]·exp(-jkR_T0)·exp(-jk_zz_a) (4)

S2：对S1步骤得到的结果进行傅里叶逆变换得到反射函数，即成像结果；

σ(x,y,z)＝F^-1{F[s(t_R)]·exp(-jkR_T0)·exp(-jk_zz_a)} (5)

进一步地，步骤S1具体实现方法为：

将公式(5)进行傅里叶变换：

其中，

利用驻相定位原理求解上述公式中的相位项，并在驻相点附近利用泰勒公式展开，得到公式(7)计算结果：

将上式带入公式(6)，得到

令

则，上式变为

F[s(t_R)]＝exp(jkR_T0)·∫σ(x,y,z)·exp{+j[k_z·(z_a-z)-k_xx-k_yy]}dxdydz将上式常数项提出，得到：

F[s(t_R)]＝exp(jkR_T0)·exp(jk_zz_a)∫σ(x,y,z)·exp{-j[k_xx+k_yy+k_zz]}dxdydz上式积分项为散射函数的傅里叶变换，因此上式可以改写为：

F[s(t_R)]＝exp(jkR_T0)·exp(jk_zz_a)·F[σ(x,y,z)] (8)

则散射函数的傅里叶变换为：

F[σ(x,y,z)]＝F[s(t_R)]·exp(-jkR_T0)·exp(-jk_zz_a) (9)。