弹载相控阵探测器高分辨成像实验：单一距离维内优化

随机提取实测散射系数矩阵中与天线方向垂直的方位向目标区域散射系数向量，将这些向量作为高分辨成像的输入，以验证成像策略的可行性。首先提取整个散射矩阵的部分作为候选集，如图6-14所示。

图6-14　提取的256×256的目标散射系数矩阵像

（a）提取的目标散射矩阵灰度图；（b）散射系数幅值分布

将探测获得的目标散射系数矩阵进行分割，提取256×256的目标散射系数矩阵进行仿真实验。由图6-14（b）可以看出，该区域内的散射系数存在强散射点区域，因此将方位向的两组1×256维的散射系数向量用于高分辨成像。如图6-15所示。

图6-15　选取散射系数矩阵中包含强散射点的两列

（a）仿真实验散射系数向量1；（b）仿真实验散射系数向量2

提取两向量中的散射系数用于解算获得探测器天线截获回波信号向量。由电磁波传播原理可知，回波信号是由目标区域散射系数与发射方向图共同决定的，因此对于本次仿真而言利用实测的散射系数向量进行回波模拟，同时结合实际测试区域内的地貌特征，利用Weibull分布条件下的草地杂波数据进行仿真。对于本次仿真而言利用实测的散射系数向量进行回波模拟，不同天线单元回波信号数据如图6-16所示。

图6-16　不同天线单元回波信号数据(www.xing528.com)

（a）仿真实验散射系数向量1回波数据；（b）仿真实验散射系数向量2回波数据

经过重构后得到不同目标区域的回波信号数据，重构时由于估计误差，重构矩阵与目标区域散射系数矩阵之间存在一定的误差，但对于载弹而言，由这些误差造成的定距与测角误差均能够满足预设要求。经过和、差通道后得到目标区域散射点的方位向角度信息，并按照角度信息对其进行成像，如图6-17所示。

图6-17　成像结果与原始数据对比

（a）目标区域1的成像结果；（b）目标区域2的成像结果；
（c）目标区域1的原始数据；（d）目标区域2的原始数据

经过高分辨成像算法后，成像结果能够将原始数据中的强散射点呈现出来，对一些起伏较小的弱散射点重构算法进行了舍去。对于载弹而言，不同的散射点反映出与载弹天线之间的距离信息，通过高分辨测角与定距，就可以确定每一强散射点的角度与距离信息，从而得到目标区域的高分辨距离像。针对不同的待测目标区域，散射点的角度与距离信息如表6-1所示。

表6-1　强散射点角度估计结果

续表

表6-1中，定距结果与实际距离之间的误差不超过1 m，同时对每一散射点的轴偏角估计误差不超过0.8°，与前文高分辨距离向探测原理分析结果相符，能够满足新型毫米波近炸引信的定距需求。在表6-1中并未对距离维内全部的散射点进行定距，因为对于载弹而言，目标区域内的强散射点才是需要重点考虑的，对于过多的散射点进行成像必定会造成系统整体响应的实时性降低，不利于探测器的实时性要求。因此在前端重构的输出结果中，消除了一些不必要的散射点，降低后续信号处理过程的总体数据量。