FMCW雷达二维成像技术原理与实现

雷达成像技术 本文主要介绍了雷达成像技术，特别是FMCW二维成像实验的原理和过程。雷达成像是指使用雷达系统获取目标的二维或三维图像，目标可以是静止的或运动的。雷达成像技术有很多应用，如气象雷达、遥感雷达、医疗成像等。 一维成像的计算为二维成像距离维的计算提供了思路。二维成像的计算被分为目标在雷达发射方向（距离维）及其垂直方向（方向维）两方面。其中距离维的获取依靠的是LFM波的时延，而方向维则把重点放在了目标旋转造成的多普勒频移上。 激光FMCW雷达二维成像的原理与普通逆合成孔径（ISAR）雷达一致。ISAR雷达通过移动天线，并在移动过程中保留各次回波的幅度信息和相位信息，将所有回波合成处理获得高方向维尺寸分辨率。而雷达不动，被观测目标相对移动，对移动中的目标回波进行相干处理以获取高值的方式就是本文采用的ISAR雷达的处理方法。 转台成像模型是ISAR雷达成像的基础。假设目标绕通过参考点O垂直于画面的轴转动，角速度为ω；雷达上有一个散射点A，坐标为。雷达到散射点A的距离为，到参考点距离为。那么R的值就可以表示为公式(1-1)。雷达到目标的距离就可以简化为公式(1-2)，目标旋转造成的多普勒频移就如公式(1-3)。 当很小的时候，就可以近似得到：对公式(1-5)两边作微分，就可以得到雷达的方向维尺寸分辨率多普勒分辨率的关系。也就是要达到多普勒分辨率，必须有相干积累时间。而方向维尺寸分辨率由相干积累时间内目标旋转角度决定。为保证上述近似结果成立，要求不能太大。 LFM信号的二维成像过程可以采用第三章的雷达收发系统。假定雷达发射信号与公式错误!未找到引用源相同，这里只分析上扫频信号的处理过程。如果目标上有L个等效散射点，坐标为，其中，那么回波的表达式如下：经傅里叶变换可以得到中频信号的表达式。 雷达成像技术是通过雷达系统获取目标的二维或三维图像，应用于气象雷达、遥感雷达、医疗成像等领域。FMCW二维成像实验的原理和过程是通过ISAR雷达技术实现的，包括转台成像模型和LFM信号的二维成像过程。