一種基于fmcw雷達(dá)系統(tǒng)的冰層截面成像方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于FMCW雷達(dá)系統(tǒng)的冰層截面成像方法，利用傳統(tǒng)的FMCW雷達(dá)系統(tǒng)，通過設(shè)定的探測模式，對冰層進(jìn)行探測獲得原始回波數(shù)據(jù)即中頻數(shù)據(jù)，并通過補(bǔ)償函數(shù)去除在距離向上冗余的相位信息，使得FMCW測距原理和SAR中的RD算法原理相結(jié)合，對得到的原始回波數(shù)據(jù)中的可用信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，這樣在距離向利用基于FMCW測距原理進(jìn)行時頻變換，壓縮以得到目標(biāo)在距離向上的位置信息；然后在方向向利用插值算法完成徙動校正，實現(xiàn)方向向和距離向的解耦，基于SAR中的RD算法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，壓縮以得到目標(biāo)在方向向上的位置信息，最后匹配壓縮處理后的解耦壓縮信號轉(zhuǎn)換到時域，實現(xiàn)各冰層截面各探測點的位置信息的反演，得到高分辨率的冰層截面圖像。
【專利說明】
一種基于FMCW雷達(dá)系統(tǒng)的冰層截面成像方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于海洋探測技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種基于FMCW雷達(dá)雷達(dá)系統(tǒng) 的冰層截面成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 全球范圍內(nèi)，海冰儲量巨大，因此它對全球氣候和人類社會發(fā)展等方面有著巨大 的影響，對海冰的冰層厚度進(jìn)行探測，了解變化有著重要的意義。
[0003] 目前，冰層厚度探測大致可分為兩種方法:直接測量法和物理測量法。其中，基于 FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave，即調(diào)頻連續(xù)波）測距原理的冰層探測雷達(dá) 系統(tǒng)即FMCW雷達(dá)系統(tǒng)屬于物理測量法，由于它具有:容易實現(xiàn)極高的距離分辨力、結(jié)構(gòu)簡 單、不存在距離盲區(qū)、發(fā)射機(jī)功率較低、接收機(jī)靈敏度較高等特點，在冰層厚度探測領(lǐng)域得 到廣泛的應(yīng)用。
[0004] 目前，冰層厚度探測大部分都是單點測量，如前述的FMCW測距原理，雖然能夠很好 地提取距離信息，但是當(dāng)它應(yīng)用于具體的冰層厚度探測時，由于沒有考慮方向向上的分辨 率，它只能測量固定某點位置處的冰層厚度。即使最終會將它裝載在飛行器上對冰層進(jìn)行 走航式的測量，依舊是以打點方式測量冰層厚度，在這種方式下，其方向向上的分辨力近似 為天線主瓣照射在冰層上的跨度，會隨著飛行器距離地面的高度的增大而增大，并不能夠 對冰層截面進(jìn)行高分辨力的成像。
[0005] 為了能夠?qū)崿F(xiàn)方向向上的高分辨力和冰層截面成像的功能，就需要在數(shù)據(jù)處理部 分運，對原有的FMCW測距方法進(jìn)行改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有FMCW雷達(dá)系統(tǒng)對冰厚探測的不足，通過改進(jìn)對回波數(shù) 據(jù)的處理方式，在冰層探測過程中提高探測方向上即方向向的分辨力，并實現(xiàn)冰層截面成 像的功能。
[0007] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明基于FMCW測距原理和SAR原理，提出一種，包括以下 步驟：
[0008] (1)、通過FMCW雷達(dá)系統(tǒng)對冰層進(jìn)行探測，獲得原始回波數(shù)據(jù)，并對獲取的原始回 波數(shù)據(jù)即中頻數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，提取其中的可用信號；
[0009] (2)、對可用信號在距離向進(jìn)行時頻變換，實現(xiàn)距離向上的信號壓縮，得到壓縮信 號；
[0010] 其特征在于還包括：
[0011] (3)、對壓縮信號，利用補(bǔ)償函數(shù)去除在距離向上冗余的相位信息，得到去冗余相 位壓縮信號；
[0012] (4)、對去冗余相位信息壓縮信號，在方向向頻域利用插值算法完成距離徙動矯 正，實現(xiàn)方向向和距離向的解耦，得到解耦壓縮信號；
[0013] (5)、對解耦壓縮信號進(jìn)行方向向的匹配壓縮處理，完成方向向上的信號壓縮，最 后匹配壓縮處理后的解耦壓縮信號轉(zhuǎn)換到時域，實現(xiàn)各冰層截面各探測點的位置信息的反 演，得到高分辨率的冰層截面圖像。
[0014] 本發(fā)明的發(fā)明目的實現(xiàn)如下所述：
[0015] 本發(fā)明利用傳統(tǒng)的FMCW雷達(dá)系統(tǒng)，通過設(shè)定的探測模式，對冰層進(jìn)行探測獲得原 始回波數(shù)據(jù)即中頻數(shù)據(jù)，并通過補(bǔ)償函數(shù)去除在距離向上冗余的相位信息，使得FMCW(調(diào)頻 連續(xù)波)測距原理和SAR(合成孔徑雷達(dá)）中的RD算法原理相結(jié)合，對得到的原始回波數(shù)據(jù)中 的可用信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，這樣在距離向利用基于FMCW測距原理進(jìn)行時頻變換，壓縮以得 到目標(biāo)在距離向上的位置信息;然后在方向向利用插值算法完成徙動校正，實現(xiàn)方向向和 距離向的解耦，基于SAR中的RD算法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，壓縮以得到目標(biāo)在方向向上的位置信 息，最后匹配壓縮處理后的解耦壓縮信號轉(zhuǎn)換到時域，實現(xiàn)各冰層截面各探測點的位置信 息的反演，得到高分辨率的冰層截面圖像。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本發(fā)明基于FMCW雷達(dá)系統(tǒng)的冰層截面成像方法一種具體實施方法流程圖；
[0017] 圖2是FMCW雷達(dá)系統(tǒng)天線主瓣照射區(qū)域示意圖；
[0018]圖3是探測點的空間模型示意圖；
[0019] 圖4是FMCW數(shù)據(jù)存儲方式；
[0020] 圖5是原始回波數(shù)據(jù)TJ寸間段示意圖；
[0021]圖6是距離徙動產(chǎn)生原因示意圖；
[0022] 圖7是飛行器位置固定時的空間模型；
[0023] 圖8是多點仿真結(jié)果與仿真設(shè)定值比較圖。
【具體實施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方案進(jìn)行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地 理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計的詳細(xì)描述淡化 本發(fā)明的主要內(nèi)容時，這些描述在這里將被忽略。
[0025] 圖1是本發(fā)明基于FMCW雷達(dá)系統(tǒng)的冰層截面成像方法一種具體實施方法流程圖。
[0026] 在本實施例中，如圖1所示，本發(fā)明包括以下步驟：
[0027] S1、通過FMCW雷達(dá)系統(tǒng)得到原始回波數(shù)據(jù)，并提取其中的可用信號。
[0028] 由于不同于傳統(tǒng)的FMCW雷達(dá)系統(tǒng)測距方法，本發(fā)明需要滿足以下幾個方面的要 求：
[0029] al、飛行器沿著直線航行，速度保持勻速；
[0030] 在本發(fā)明中，F(xiàn)MCW雷達(dá)系統(tǒng)對冰層進(jìn)行探測時，應(yīng)盡量保持飛行器沿直線飛行，飛 行速度保持勻速。這一要求和傳統(tǒng)的SAR(合成孔徑雷達(dá))是一致的，因為所有SAR的經(jīng)典算 法(包括RD算法，RMA算法，CS算法)都是在這個假定前提下進(jìn)行推導(dǎo)的。同時它們都是相位 敏感的，上面的條件如果偏差太大，會造成散焦而導(dǎo)致壓縮失敗。本發(fā)明中方向向是基于RD 算法的，自然也需要在這一條件下進(jìn)行。
[0031] a2、在本發(fā)明中，F(xiàn)MCW雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射天線需要采用非對稱型天線，要求天線主瓣寬 度在飛行器飛行方向即方向向上足夠?qū)?，而在與之水平垂直的另一個方向上盡可能窄，即 方向向上的寬度大于與之水平垂直的另一個方向的寬度，并且越大越好，至少5倍以上。 [0032] FMCW雷達(dá)系統(tǒng)天線主瓣照射區(qū)域如圖2所示，其中，（a)是在某固定時刻FMCW雷達(dá) 系統(tǒng)的探測示意圖，（b)是一般FMCW雷達(dá)系統(tǒng)天線的照射區(qū)域的俯視圖，（c)是本發(fā)明中 FMCW雷達(dá)系統(tǒng)所采用的非對稱天線照射區(qū)域的俯視圖。圖1中，X是飛行器飛行方向，Z是與 飛行器飛行方向水平垂直，R〇為FMCW雷達(dá)系統(tǒng)距離海冰冰層的高度，L s為飛行器飛行方向上 天線主瓣寬度，Lz是與飛行器飛行方向水平垂直方向上天線主瓣寬度。從圖2(b)可以看出， 一般天線的照射區(qū)域為圓形，這樣，在測量探測點AhAsA時，不可避免地形成非探測點即 雜波點A 4、A5、A6的回波數(shù)據(jù)。圖2(c)可以看出，由于天線主瓣變窄，雜波點就相對較少。 [0033]在具體實施過程中，F(xiàn)MCW雷達(dá)系統(tǒng)的工作模式是基于SAR最原始的條帶式。如圖3 所示，F(xiàn)MCW雷達(dá)系統(tǒng)放置在飛行器上，調(diào)整發(fā)射和接收天線，使得天線垂直照射于海冰冰 層。飛行器沿著X方向以固定的速度勻速飛行。FMCW雷達(dá)系統(tǒng)以脈沖重復(fù)時間（線性調(diào)頻信 號的一個調(diào)頻周期)對海冰冰層進(jìn)行探測，在每個調(diào)頻周期內(nèi)，完成一次測量。
[0034]在本實施例中，如圖3所示，？1、內(nèi)、內(nèi)、？4、？5是飛行器沿著飛行路線在各個探測點的 位置。則是海冰冰層上所選取的反射點，最終經(jīng)過一段時間的探測得到原始回波數(shù)據(jù)， 該數(shù)據(jù)是一維信號數(shù)據(jù)。FMCW-SAR的理論推導(dǎo)需要用到一些設(shè)定。飛行器沿著X軸以速度V 飛行，X軸定義為方向向，Y軸定義為距離向，由于發(fā)射的信號是周期重復(fù)的了FMCW信號。假 設(shè)飛行器沿著直線飛行的時間是慢時間(η)。而在每一時刻，電磁波從發(fā)射到經(jīng)過目標(biāo)反射 后回到接收機(jī)這段時間為快時間（t)，一般是發(fā)射信號的一個周期持續(xù)的時間。
[0035] a3、以同步信號對原始回波數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到可用信號，并規(guī)范方式進(jìn)行存 儲。
[0036]在本發(fā)明中，在FMCW雷達(dá)系統(tǒng)的設(shè)計時，需要保存同步信號，它是一個方波信號。 FMCW雷達(dá)系統(tǒng)采用的是三角波調(diào)制，在同步信號為高電平時是發(fā)射信號是正調(diào)頻的，從起 始頻率線性的提升到截止頻率。在同步信號為低電平時，發(fā)射信號時負(fù)調(diào)頻的，從截止頻率 到起始頻率。
[0037] 在程序的具體截取操作中，從同步信號數(shù)據(jù)矩陣的第一個值開始遍歷，當(dāng)某個值 為1時開始判定，如果他的前7個點的平均值為0,后七個點的平均值為1，則認(rèn)為這個點是同 步信號的一段高電平的起始點，記錄這個點的位置信息。以此為發(fā)射信號正調(diào)頻的起始時 亥IJ。由于原始回波信號的持續(xù)周期已知，可以計算出持續(xù)周期內(nèi)得到的離散數(shù)據(jù)點的個數(shù)， 進(jìn)而能準(zhǔn)確的截取出每一段有用的信號。
[0038] 圖4是FMCW雷達(dá)系統(tǒng)獲取的原始回波數(shù)據(jù)以脈沖重復(fù)周期(脈沖持續(xù)周期)截斷后 的存儲方式，為了闡述簡明清晰，這里考慮單點目標(biāo)情況。T是脈沖持續(xù)時間，雷達(dá) 系統(tǒng)在方向向上的分辨率。隨著時間的推進(jìn)，雷達(dá)將依次經(jīng)過Pi~P2這些探測點。在各個探 測點，F(xiàn)MCW雷達(dá)系統(tǒng)將通過上面的同步信號依次將回波數(shù)據(jù)截取并存儲在矩陣中。如圖4所 示，Xi-Xy和Yi~Y 4分別是在X軸和Y軸上的采樣點。由此得到的是一個回波數(shù)據(jù)的二維數(shù)據(jù) 矩陣。
[0039]由于FMCW雷達(dá)會持續(xù)不間斷的工作，并且，系統(tǒng)采用三角波調(diào)制方式，因此在如圖 5所示的TJ寸間段內(nèi)FMCW雷達(dá)系統(tǒng)得到的原始回波數(shù)據(jù)是失真的，并且會出現(xiàn)拐點。在原始 回波數(shù)據(jù)集中頻數(shù)據(jù)的預(yù)處理階段，我們需要判定這段失真的信號，并且將其除去以得到 有用的中頻信號即可用信號，用作以后的數(shù)據(jù)處理。圖5中St為發(fā)射信號、Sr為接收信號，B為 頻率帶寬，T。為有用信號時間段。具體的實現(xiàn)方法是，利用同步信號(方波信號），進(jìn)行初步 的截斷處理。然后，在測量前可以大致確定最遠(yuǎn)的目標(biāo)的距離R max。通過公式（1)可以確定其 對應(yīng)的時間
[0041] 式（1)中，C為光速，在已知的采樣率Fs下，可以計算出這段時間對應(yīng)于離散信號的 離散點的個數(shù)
[0042] N=round(tFs) (2)
[0043] 式（2)中roundO表示取整，并且在已經(jīng)分割好的離散信號中去除相應(yīng)的點數(shù)，以 此可以最大程度的保留有用信號，這樣提取出可用信號。
[0044] S2、對可用信號進(jìn)行去噪、濾波、加窗處理，然后，在距離向進(jìn)行時頻變換。
[0045] 在本實施例中，通過小波去噪對其去除隨機(jī)噪聲，采用數(shù)字低通濾波器濾除帶外 雜波，對可用信號加漢明窗，然后，在距離向進(jìn)行FFT(傅里葉)變換，將距離向信號轉(zhuǎn)換到頻 域，得到壓縮信號，實現(xiàn)探測點在距離向的位置信息的反演。
[0046] S3、對壓縮信號，利用補(bǔ)償函數(shù)去除在距離向上冗余的相位信息，得到去冗余相位 壓縮信號。
[0047] 在本實施例中，補(bǔ)償函數(shù)為其中，Kr為FMCW雷達(dá)系統(tǒng)探測時，對發(fā)射信號 進(jìn)行調(diào)制的調(diào)頻斜率，τ為信號延遲時間，其與FMCW雷達(dá)系統(tǒng)到探測點的距離相關(guān)。所述的 去除是壓縮信號與補(bǔ)償函數(shù)相乘，補(bǔ)償?shù)羧哂嘞辔恍畔ⅰ?br>[0048] S4、在方向向頻域利用插值算法完成距離徙動矯正，實現(xiàn)方向向和距離向的解耦， 得到解耦壓縮信號.
[0049]在距離向完成壓縮后，由于FMCW雷達(dá)系統(tǒng)到探測點的斜距Rn的值在方位向各個采 樣點上是不同，如圖6所示，因此在圖像上會顯示成一段曲線而不是我們想要的直線，這種 現(xiàn)象，我們稱作距離徙動。然而計算機(jī)在處理相應(yīng)的數(shù)據(jù)時必須要按照矩陣的某一行或者 某一列來進(jìn)行運算。所以在隨后的方位向數(shù)據(jù)處理之前，要把圖6中斜距Rn的曲線"掰直"成 HdPFMCW雷達(dá)系統(tǒng)到冰層表面距離即所在虛線的位置。這個過程叫做距離徙動矯正。
[0050]因為RD算法在距離上是雙曲模型并且存在如式(3)的近似。
[0052]在慢時間域做時頻轉(zhuǎn)換時運用了 POST原理，有如下關(guān)系式
[0054] fn=-Kaq (5)
[0055] 其中Ka是方位向的調(diào)頻率，Vr是飛機(jī)的飛行速度，foA分別是載波信號的頻率和波 長。
[0056] 所以有
[0058]根據(jù)上面的瞬時斜距的表達(dá)式，并且考慮到我們距離徙動矯正的目的是將Rn曲線 矯正到Hi所在的位置。所以我們對于Rn曲線的矯正量為
[0060] 因此，在方向向頻域依據(jù)式(7)的矯正量，通過sine插值函數(shù)，將曲線"掰直"。
[0061] S5、在方向向進(jìn)行匹配壓縮，然后進(jìn)行IFFT，完成目標(biāo)方向向位置信息提取。
[0062]此時可以進(jìn)行方位向的數(shù)據(jù)處理。在慢時間的頻率維度fn上需要補(bǔ)償?shù)舴蔷€性的 相位，達(dá)到脈沖壓縮的目的，補(bǔ)償函數(shù)為
[0064] 在fn維度上(方向向頻域內(nèi)）進(jìn)行IFFT，即可得到最終的聚焦信號。海冰冰層截面 的回波可以看成很多點目標(biāo)回波的疊加，當(dāng)把這些探測點全部反演出來，即可得到冰層截 面的圖像。
[0065] 圖7是某一時刻的海冰冰層探測示意圖，此處以冰層上表面ΤΚΟ,ΗΟ點的位置的反 演過程為例，詳細(xì)介紹本發(fā)明的推導(dǎo)過程。
[0066]其中辦的計算可以由式(9)~（12)獲得
[0071]本發(fā)明的理論推導(dǎo)需要用到一些設(shè)定。如圖7所示，只考慮一個點1^。并且設(shè)ΤαΗ好 處于X軸的原點處。由于發(fā)射的信號是周期重復(fù)的了 FMCW信號。假設(shè)飛機(jī)沿著直線飛行的時 間是慢時間(η)。而在每一時刻，電磁波從發(fā)射到經(jīng)過目標(biāo)反射后回到接收機(jī)這段時間為快 時間（t)，一般是發(fā)射信號的一個周期持續(xù)的時間。在這種情況下可以認(rèn)為在快時間（t)內(nèi) 飛行器是靜止的。
[0072] n>>t (13)
[0073] 在某一時刻，飛行器所在的位置的X軸坐標(biāo)(Xn)為
[0074] Χη=νη (14)
[0075] 設(shè)發(fā)射的原始信號的表達(dá)式為
[0077] 其中AWr[t]Wa[n]是函數(shù)的包絡(luò)，wa[n]和w r[t]是矩形窗，fQ雷達(dá)載波頻率，Kr是調(diào) 頻信號的調(diào)頻斜率。
[0078] 回波信號可以表示為發(fā)射信號的時間延遲
[0080] 其中τ是延遲時間。它與雷達(dá)到目標(biāo)的距離(Rn)是一一對應(yīng)的。
[0082]最終得到的中頻信號，是發(fā)射信號與回波信號的混頻后的信號
[0084]距離向的脈沖壓縮運用的是De-chirp原理，和FMCW雷達(dá)系統(tǒng)一樣.只需要在快時 間維度上進(jìn)行一次時頻轉(zhuǎn)換即可。因此有
[0086] 其中Pr[fr-Kr · 2Rn/c]是sine函數(shù)。式中的最后一項e-是冗余的，通常因為該 項影響微小而忽略，也可以通過與式〃相乘補(bǔ)償?shù)?。得?br>[0088] 在方位向上需要用到SAR的一些基本思想
[0089]在本實施例中，參考的是SAR算法中經(jīng)典的RD算法。在距離(Rn)上有如下近似
[0095] 從式（23)可以看到，在距離向上的sine函數(shù)Pr[fr-K r · 2Rn/c]表明算法已經(jīng)壓縮 到了雷達(dá)到目標(biāo)的斜距Rn處，接下來是處理方向上的數(shù)據(jù)，以達(dá)到同樣的效果。首先需要做 距離徙動矯正。
[0096] Rn曲線的在頻域的矯正量為
[0098]以此，通過sine插值函數(shù)，實現(xiàn)曲線的搬移，在不同的頻率fn上，將Hi處的值替換為 碼+^/'/,,]/沿::處的值，從而實現(xiàn)距離徙動矯正。在經(jīng)過上面的距離徙動校正后我們可以 得到此時的信號表達(dá)式為
[0100]此時可以進(jìn)行方位向的匹配壓縮數(shù)據(jù)處理。在慢時間的頻率維度fn上需要補(bǔ)償?shù)?非線性的相位(通過與補(bǔ)償函數(shù)相乘），達(dá)到脈沖壓縮的目的，補(bǔ)償函數(shù)為
[0102]在fn(方向向頻域)維度上進(jìn)行IFFT，即可得到最終的聚焦信號。
[0104]其中 Pa[n]是 sine 函數(shù)。
[0105]從上式中可以看到，在fr維度上信號被壓縮在點KdHi/c處。其中Kr，c均為常數(shù)，并 且這一點包含了距離信息?？梢杂脕肀碚骶嚯xHu
[0106] 在η維度上信號被壓縮在〇點.這也符合我們最初令!^處在X軸的原點這一設(shè)定。在 更一般的情況下目標(biāo)是某一個特定的點。經(jīng)過上面算法，信號將被壓縮在〇多普勒位置處， 也就是探測點實際所在的位置。因此上面的算法可以反演出探測點的位置。當(dāng)運用于冰層 探測時，由于雷達(dá)系統(tǒng)是線性的，冰層上的反射可以看作是許許多多反射點的集合，運用疊 加原理，反映在最終成像圖中是許多點組合成的圖像，其中冰層上下表面的反射最為強(qiáng)烈， 根據(jù)各點的距離信息就能提取出冰層的厚度信息。
[0107] 同時我們對本發(fā)明進(jìn)行了仿真，表1是FMCW雷達(dá)系統(tǒng)10點仿真方案。
[0108]
[0109] 表1
[0110] 圖8是仿真結(jié)果。從圖8可以看到，在多點的仿真中本發(fā)明有很好的表現(xiàn)，清晰地分 辨出預(yù)先設(shè)定的10個不同的探測點。其中圖上的兩條折線是設(shè)定的探測點的連線。淺色的 點是算法處理后反演出的點。從圖8中不難看出成像點很精確的反演出這些點所在的位置。
[0111] 盡管上面對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行了描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理 解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于【具體實施方式】的范圍，對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是 顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
【主權(quán)項】
1. 一種基于FMCW雷達(dá)系統(tǒng)的冰層截面成像方法，包括w下步驟： (1) 、通過FMCW雷達(dá)系統(tǒng)對冰層進(jìn)行探測，獲得原始回波數(shù)據(jù)，并對獲取的原始回波數(shù) 據(jù)即中頻數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，提取其中的可用信號； (2) 、對可用信號在距離向進(jìn)行時頻變換，實現(xiàn)距離向上的信號壓縮，得到壓縮信號； 其特征在于還包括： (3) 、對壓縮信號，利用補(bǔ)償函數(shù)去除在距離向上冗余的相位信息，得到去冗余相位壓 縮信號； (4) 、對去冗余相位信息壓縮信號，在方向向頻域利用插值算法完成距離徙動矯正，實 現(xiàn)方向向和距離向的解禪，得到解禪壓縮信號； (5) 、對解禪壓縮信號進(jìn)行方向向的匹配壓縮處理，完成方向向上的信號壓縮，最后匹 配壓縮處理后的解禪壓縮信號轉(zhuǎn)換到時域，實現(xiàn)各冰層截面各探測點的位置信息的反演， 得到高分辨率的冰層截面圖像。2. 權(quán)利要求1所述的冰層截面成像方法，其特征在于，步驟（1)中通過FMCW雷達(dá)系統(tǒng)對 冰層進(jìn)行探測，獲得原始回波數(shù)據(jù)時，應(yīng)當(dāng)滿足： al、飛行器沿著直線航行，速度保持勻速； a2、FMCW雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射天線需要采用非對稱型天線，要求天線主瓣寬度在飛行器飛行 方向即方向向上足夠?qū)?，而在與之垂直的另一個方向上盡可能窄。3. 權(quán)利要求1所述的的冰層截面成像方法，其特征在于，在步驟(3)中，所述的補(bǔ)償函數(shù) 為:e曰了2 ;所述的去除是壓縮信號與補(bǔ)償函數(shù)相乘，補(bǔ)償?shù)羧哂嘞辔恍畔ⅰ?. 權(quán)利要求1所述的的冰層截面成像方法，其特征在于，在步驟(4)中，在方向向頻域所 依據(jù)公式為：通過sine插值函數(shù)，實現(xiàn)曲線的搬移，在不同的頻率fn上，將探測點實際在距離向位置 處化的值替換為化+λ2Ηι?·η2/8ν/處的值，從而實現(xiàn)距離徙動矯正。5. 權(quán)利要求1所述的的冰層截面成像方法，其特征在于，在步驟(5)中，所述對解禪壓縮 信號進(jìn)行方向向的匹配壓縮處理，在慢時間的頻率維度fn上需要補(bǔ)償?shù)舴蔷€性的相位(通 過與補(bǔ)償函數(shù)相乘），達(dá)到脈沖壓縮的目的，補(bǔ)償函數(shù)(匹配濾波器頻域表達(dá)式)為：最后，進(jìn)行IFFT即轉(zhuǎn)換到時域，實現(xiàn)各冰層截面各探測點的位置信息的反演，得到高分 辨率的冰層截面圖像。
【文檔編號】G01S7/35GK106093941SQ201610397217
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月7日 公開號201610397217.X, CN 106093941 A, CN 106093941A, CN 201610397217, CN-A-106093941, CN106093941 A, CN106093941A, CN201610397217, CN201610397217.X
【發(fā)明人】田雨, 高博, 童玲, 趙銳
【申請人】電子科技大學(xué)