本公開涉及冰川探測(cè)與信號(hào)處理，更具體地，涉及一種車載調(diào)頻連續(xù)波冰雷達(dá)的成像方法、裝置及電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、與傳統(tǒng)的脈沖體制的雷達(dá)相比，調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)具有更高的距離分辨率、更強(qiáng)的穿透能力以及能夠消除距離盲區(qū)等優(yōu)勢(shì)，因此，調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)在高精度測(cè)距和成像領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。利用車載調(diào)頻連續(xù)波冰雷達(dá)可以對(duì)淺表層冰川進(jìn)行探測(cè)，所測(cè)數(shù)據(jù)可用于計(jì)算冰蓋表面的積累率，而積累率是計(jì)算冰川和冰蓋表面質(zhì)量平衡以及估計(jì)海平面上升的重要參數(shù)。

2、在實(shí)現(xiàn)本公開構(gòu)思的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)相關(guān)技術(shù)中至少存在由于調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)的探測(cè)受非線性相位的影響，從而使得測(cè)量精度的降低以及成像分辨率的降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本公開提供了一種車載調(diào)頻連續(xù)波冰雷達(dá)的成像方法、裝置及電子設(shè)備。

2、本公開的一個(gè)方面提供了一種車載調(diào)頻連續(xù)波冰雷達(dá)的成像方法，包括：

3、基于與預(yù)定延遲時(shí)長相對(duì)應(yīng)的預(yù)定延時(shí)線，?對(duì)待提取差頻時(shí)序信號(hào)進(jìn)行混頻處理，以從待提取差頻時(shí)序信號(hào)中提取非線性相位，其中，非線性相位為發(fā)射非線性相位與經(jīng)預(yù)定延遲時(shí)長后的接收非線性相位的差；對(duì)非線性相位進(jìn)行估計(jì)，得到估計(jì)發(fā)射非線性相位；根據(jù)估計(jì)發(fā)射非線性相位，對(duì)冰蓋淺表層差頻時(shí)序信號(hào)進(jìn)行校正，得到已去除非線性相位的校正時(shí)序信號(hào)；根據(jù)預(yù)定函數(shù)，從校正時(shí)序信號(hào)中去除殘余相位，得到目標(biāo)時(shí)序信號(hào)；根據(jù)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償函數(shù)，對(duì)目標(biāo)時(shí)序信號(hào)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)誤差補(bǔ)償，得到補(bǔ)償時(shí)序信號(hào)；對(duì)補(bǔ)償時(shí)序信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換處理，得到與目標(biāo)對(duì)象相對(duì)應(yīng)的成像。

4、根據(jù)本公開的實(shí)施例，基于與預(yù)定延遲時(shí)長相對(duì)應(yīng)的預(yù)定延時(shí)線，?對(duì)待提取差頻時(shí)序信號(hào)進(jìn)行混頻處理，以從待提取差頻時(shí)序信號(hào)中提取非線性信號(hào)，包括：基于與預(yù)定延遲時(shí)長相對(duì)應(yīng)的預(yù)定延時(shí)線，得到與預(yù)定延遲時(shí)長相對(duì)應(yīng)的待提取差頻時(shí)序信號(hào)；根據(jù)待提取差頻時(shí)序信號(hào)，構(gòu)建理想差頻時(shí)序信號(hào)；對(duì)待提取差頻時(shí)序信號(hào)和理想差頻時(shí)序信號(hào)進(jìn)行共軛相乘，以實(shí)現(xiàn)待提取差頻時(shí)序信號(hào)和理想差頻時(shí)序信號(hào)的混頻。

5、根據(jù)本公開的實(shí)施例，根據(jù)估計(jì)發(fā)射非線性相位，對(duì)冰蓋淺表層差頻時(shí)序信號(hào)進(jìn)行校正，得到去除非線性相位的校正時(shí)序信號(hào)，包括：根據(jù)估計(jì)發(fā)射非線性相位，確定與冰蓋淺表層差頻時(shí)序信號(hào)相對(duì)應(yīng)的積分路徑；根據(jù)與冰蓋淺表層差頻時(shí)序信號(hào)相對(duì)應(yīng)的積分路徑，對(duì)冰蓋淺表層差頻時(shí)序信號(hào)進(jìn)行匹配傅里葉變換，以得到去除非線性相位的校正時(shí)序信號(hào)。

6、根據(jù)本公開的實(shí)施例，根據(jù)預(yù)定函數(shù)，從校正時(shí)序信號(hào)中去除殘余相位，得到目標(biāo)時(shí)序信號(hào)，包括：將預(yù)定函數(shù)與校正時(shí)序信號(hào)相乘，以從校正時(shí)序信號(hào)中去除殘余相位，得到目標(biāo)時(shí)序信號(hào)。

7、根據(jù)本公開的實(shí)施例，根據(jù)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償函數(shù)，對(duì)目標(biāo)時(shí)序信號(hào)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)誤差補(bǔ)償，得到補(bǔ)償時(shí)序信號(hào)，包括：對(duì)目標(biāo)時(shí)序信號(hào)進(jìn)行距離向上的快速傅里葉逆變換和方位向上的快速傅里葉變換，得到目標(biāo)時(shí)域信號(hào)；將目標(biāo)時(shí)域信號(hào)與補(bǔ)償函數(shù)相乘，得到補(bǔ)償時(shí)序信號(hào)，以對(duì)目標(biāo)時(shí)序信號(hào)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)誤差補(bǔ)償。

8、根據(jù)本公開的實(shí)施例，對(duì)補(bǔ)償時(shí)序信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換處理，得到與目標(biāo)對(duì)象相對(duì)應(yīng)的成像，包括：對(duì)補(bǔ)償時(shí)序信號(hào)進(jìn)行壓縮和插值處理，得到聚焦時(shí)序信號(hào)；對(duì)聚焦時(shí)序信號(hào)進(jìn)行距離向上的快速傅里葉變換和方位向上的快速傅里葉逆變換，得到與目標(biāo)對(duì)象相對(duì)應(yīng)的成像。

9、根據(jù)本公開的實(shí)施例，對(duì)補(bǔ)償時(shí)序信號(hào)進(jìn)行壓縮和插值處理，得到聚焦時(shí)序信號(hào)，包括：將補(bǔ)償時(shí)序信號(hào)與濾波器函數(shù)相乘，得到壓縮信號(hào)，以完成目標(biāo)對(duì)象在參考距離處的聚焦；對(duì)壓縮信號(hào)進(jìn)行插值處理，得到聚焦時(shí)序信號(hào)，以完成目標(biāo)對(duì)象在除參考距離之外的聚焦。

10、根據(jù)本公開的實(shí)施例，濾波器函數(shù)包括距離-頻率調(diào)制濾波器函數(shù)，距離-頻率調(diào)制濾波器函數(shù)是根據(jù)冰雷達(dá)的運(yùn)動(dòng)速度和目標(biāo)對(duì)象到冰雷達(dá)運(yùn)動(dòng)方向的最短距離得到的。

11、本公開的第二方面提供了一種車載調(diào)頻連續(xù)波冰雷達(dá)的成像裝置，包括：

12、混頻模塊，用于基于與預(yù)定延遲時(shí)長相對(duì)應(yīng)的預(yù)定延時(shí)線，?對(duì)待提取差頻時(shí)序信號(hào)進(jìn)行混頻處理，以從待提取差頻時(shí)序信號(hào)中提取非線性相位，其中，非線性相位為發(fā)射非線性相位與經(jīng)預(yù)定延遲時(shí)長后的接收非線性相位的差；

13、估計(jì)模塊，用于對(duì)非線性相位進(jìn)行估計(jì)，得到估計(jì)發(fā)射非線性相位；

14、校正模塊，用于根據(jù)估計(jì)發(fā)射非線性相位，對(duì)冰蓋淺表層差頻時(shí)序信號(hào)進(jìn)行校正，得到已去除非線性相位的校正時(shí)序信號(hào)；

15、去除模塊，用于根據(jù)預(yù)定函數(shù)，從校正時(shí)序信號(hào)中去除殘余相位，得到目標(biāo)時(shí)序信號(hào)；

16、補(bǔ)償模塊，用于根據(jù)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償函數(shù)，對(duì)目標(biāo)時(shí)序信號(hào)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)誤差補(bǔ)償，得到補(bǔ)償時(shí)序信號(hào)；

17、成像模塊，用于對(duì)補(bǔ)償時(shí)序信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換處理，得到與目標(biāo)對(duì)象相對(duì)應(yīng)的成像。

18、本公開的另一個(gè)方面提供了一種電子設(shè)備，包括：

19、一個(gè)或多個(gè)處理器；

20、存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)程序，

21、其中，當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)程序被所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述一個(gè)或多個(gè)處理器實(shí)現(xiàn)如上所述的方法。

22、根據(jù)本公開的實(shí)施例，通過混頻處理從調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)的待提取差頻時(shí)序信號(hào)中提取非線性相位，并利用相干積分法對(duì)非線性相位中的發(fā)射非線性相位進(jìn)行估計(jì)，將得到的估計(jì)發(fā)射非線性相位用于冰蓋淺表層差頻時(shí)序信號(hào)的校正，再通過補(bǔ)償函數(shù)對(duì)去除了非線性相位的目標(biāo)時(shí)序信號(hào)進(jìn)行距離徙動(dòng)校正，得到與目標(biāo)對(duì)象相對(duì)應(yīng)的成像，由于對(duì)非線性相位進(jìn)行校正，使得雷達(dá)的測(cè)量精度更高且即便應(yīng)用于較遠(yuǎn)距離的大范圍測(cè)量時(shí)仍能保持較小的誤差，且將非線性校正與距離徙動(dòng)校正相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)地下目標(biāo)的高分辨率成像。

技術(shù)特征：

1.一種車載調(diào)頻連續(xù)波冰雷達(dá)的成像方法，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述基于與所述預(yù)定延遲時(shí)長相對(duì)應(yīng)的預(yù)定延時(shí)線，?對(duì)所述待提取差頻時(shí)序信號(hào)進(jìn)行混頻處理，以從所述待提取差頻時(shí)序信號(hào)中提取非線性信號(hào)，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述根據(jù)所述估計(jì)發(fā)射非線性相位，對(duì)所述冰蓋淺表層差頻時(shí)序信號(hào)進(jìn)行校正，得到去除所述非線性相位的校正時(shí)序信號(hào)，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述根據(jù)預(yù)定函數(shù)，從所述校正時(shí)序信號(hào)中去除殘余相位，得到目標(biāo)時(shí)序信號(hào)，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述根據(jù)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償函數(shù)，對(duì)所述目標(biāo)時(shí)序信號(hào)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)誤差補(bǔ)償，得到補(bǔ)償時(shí)序信號(hào)，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述對(duì)所述補(bǔ)償時(shí)序信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換處理，得到與目標(biāo)對(duì)象相對(duì)應(yīng)的成像，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述對(duì)所述補(bǔ)償時(shí)序信號(hào)進(jìn)行壓縮和插值處理，得到聚焦時(shí)序信號(hào)，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述濾波器函數(shù)包括距離-頻率調(diào)制濾波器函數(shù)，所述距離-頻率調(diào)制濾波器函數(shù)是根據(jù)冰雷達(dá)的運(yùn)動(dòng)速度和所述目標(biāo)對(duì)象到所述冰雷達(dá)運(yùn)動(dòng)方向的最短距離得到的。

9.一種車載調(diào)頻連續(xù)波冰雷達(dá)的成像裝置，包括：

10.一種電子設(shè)備，包括：

技術(shù)總結(jié)
本公開提供了一種車載調(diào)頻連續(xù)波冰雷達(dá)的成像方法、裝置及電子設(shè)備，可以應(yīng)用于冰川探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域與信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括：基于與預(yù)定延遲時(shí)長相對(duì)應(yīng)的預(yù)定延時(shí)線，對(duì)待提取差頻時(shí)序信號(hào)進(jìn)行混頻處理，以從待提取差頻時(shí)序信號(hào)中提取非線性相位；對(duì)非線性相位進(jìn)行估計(jì)，得到估計(jì)發(fā)射非線性相位；根據(jù)估計(jì)發(fā)射非線性相位，對(duì)冰蓋淺表層差頻時(shí)序信號(hào)進(jìn)行校正，得到已去除非線性相位的校正時(shí)序信號(hào)；根據(jù)預(yù)定函數(shù)，從校正時(shí)序信號(hào)中去除殘余相位，得到目標(biāo)時(shí)序信號(hào)；根據(jù)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償函數(shù)，對(duì)目標(biāo)時(shí)序信號(hào)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)誤差補(bǔ)償，得到補(bǔ)償時(shí)序信號(hào)；對(duì)補(bǔ)償時(shí)序信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換處理，得到與目標(biāo)對(duì)象相對(duì)應(yīng)的成像。

技術(shù)研發(fā)人員：趙博,李彬彬,原旭毅,劉小軍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9