CN111812643A - 一种雷达成像方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种雷达成像方法、装置、设备和存储介质，该方法包括：持续获取信号直到预设时间结束，得到多个第一同步接收信号、多个第二同步接收信号、多个第一回波接收信号和多个第二回波接收信号；获取多个第一同步接收信号和多个第二同步接收信号对应的补偿相位，得到多个第一补偿相位；并利用多个第一补偿相位，对多个第二回波接收信号对应的方位向点数进行拟合插值，得到多个第二补偿相位；利用多个第一补偿相位和多个第二补偿相位，对多个第二回波接收信号进行相位补偿，并基于多个第一回波接收信号和补偿后的多个第二回波接收信号进行雷达成像，得到目标图像。通过本发明实施例提供的方法，能够提升雷达成像质量。

Description

一种雷达成像方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及雷达领域中的信息处理技术，尤其涉及一种雷达成像方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
随着雷达在灾害监测、资源勘探、海洋监测、环境监测、测绘和军事侦查等方面的应用越来越广泛，雷达也从单基地雷达发展成了多基地雷达；多基地雷达具备配置灵活、获取信息丰富、抗拦截和抗干扰等优点，通过多基地雷达，能够完成大测绘带高分辨率成像、地面高程测量、洋流测速和地面动目标监测等任务。
然而，在利用多基地雷达执行任务时，由于多基地雷达中各雷达所使用的晶振不同，第二雷达与第一雷达之间存在晶振频率误差，以及发射的雷达信号和接收的回波信号存在相位噪声；因此，多基地雷达中各雷达分别获得的回波信息存在相位不同步的问题，进而在根据各雷达收到的回波信号进行监测时，成像质量低。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例期望提供一种雷达成像方法、装置、设备及存储介质，能够提升雷达成像的成像质量。
本发明的技术方案是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种雷达成像方法，所述方法包括：
在第一脉冲重复时间，控制第一雷达依次发射雷达信号和第一同步信号，并获取第二雷达针对所述第一同步信号接收到的第一同步接收信号，以及获取针对所述雷达信号，所述第一雷达接收到的第一回波接收信号和所述第二雷达接收到的第二回波接收信号；
在第二脉冲重复时间，控制所述第一雷达发射所述雷达信号，并控制所述第二雷达发射第二同步信号，以及获取所述第一雷达针对所述第二同步信号接收到的第二同步接收信号，针对所述雷达信号所述第一雷达接收到的第一回波接收信号和所述第二雷达接收到的第二回波接收信号；
持续获取信号直到预设时间结束，得到多个第一同步接收信号、多个第二同步接收信号、多个第一回波接收信号和多个第二回波接收信号；
获取所述多个第一同步接收信号和所述多个第二同步接收信号对应的补偿相位，得到多个第一补偿相位；并利用所述多个第一补偿相位，对所述多个第二回波接收信号对应的方位向点数进行拟合插值，得到多个第二补偿相位；
利用所述多个第一补偿相位和所述多个第二补偿相位，对所述多个第二回波接收信号进行相位补偿，并基于所述多个第一回波接收信号和补偿后的多个第二回波接收信号进行雷达成像，得到目标图像。
在上述方案中，所述第一同步信号的发射时间和所述第一同步接收信号的接收时间，为所述第一脉冲重复时间中，所述雷达信号的发射完成时间与所述雷达信号对应的回波信号的接收开始时间之间的时间段；以及，
所述第二同步信号的发射时间和所述第二同步接收信号的接收时间，为所述第二脉冲重复时间中，所述雷达信号的发射完成时间与所述雷达信号对应的回波信号的接收开始时间之间的时间段。
在上述方案中，所述第一同步信号的脉冲宽度是根据所述第一同步信号的传输时长、所述第一脉冲重复时间中所述雷达信号的发射完成时间与所述雷达信号对应的回波信号的接收开始时间之间的时间段，以及预设信噪比阈值确定的；以及
所述第二同步信号的脉冲宽度是根据所述第二同步信号的传输时长、所述第二脉冲重复时间中所述雷达信号的发射完成时间与所述雷达信号对应的回波信号的接收开始时间之间的时间段，以及所述预设信噪比阈值确定的。
在上述方案中，所述获取所述多个第一同步接收信号和所述多个第二同步接收信号对应的补偿相位，得到多个第一补偿相位，包括：
对所述多个第一同步接收信号的每个第一同步接收信号和在所述多个第二同步接收信号中对应的第二同步接收信号进行脉冲压缩，得到分别对应的第一信号峰值相位和第二信号峰值相位；
获取所述第一信号峰值相位和第二信号峰值相位的差值，得到信号峰值相位差；
对所述信号峰值相位差进行平均处理，得到第一补偿相位，从而得到所述多个第一补偿相位。
在上述方案中，所述利用所述多个第一补偿相位，对所述多个第二回波接收信号对应的方位向点数进行拟合插值，得到多个第二补偿相位，包括：
获取所述多个第一补偿相位中每个第一补偿相位对应的时间信息，得到目标时间信息；
将所述每个第一补偿相位和所述目标时间信息组成样本，得到训练样本，从而得到多个训练样本；
基于所述多个训练样本，训练得到时间与补偿相位的拟合关系；
从所述多个第二回波接收信号对应的方位向点数对应的多个时间中，选择除多个目标时间信息之外的多个待拟合时间信息；
根据所述时间与补偿相位的拟合关系，确定所述多个待拟合时间信息对应的多个拟合补偿相位，得到所述多个第二补偿相位。
在上述方案中，所述基于所述多个训练样本，训练得到时间与补偿相位的拟合关系，包括：
将所述多个训练样本划分为训练样本集和验证样本集；
利用所述训练样本集，确定预设时间与补偿相位的拟合参数值；
根据所述拟合参数值和所述预设时间与补偿相位的拟合关系，并结合所述验证样本集，确定所述时间与补偿相位的拟合关系。
在上述方案中，所述雷达信信号、所述第一同步信号和所述第二同步信号之间的载频相同。
第二方面，本发明实施例提供了一种雷达成像装置，所述装置包括：
第一信号模块，用于在第一脉冲重复时间，控制第一雷达依次发射雷达信号和第一同步信号，并获取第二雷达针对所述第一同步信号接收到的第一同步接收信号，以及获取针对所述雷达信号，所述第一雷达接收到的第一回波接收信号和所述第二雷达接收到的第二回波接收信号；
第二信号模块，用于在第二脉冲重复时间，控制所述第一雷达发射所述雷达信号，并控制所述第二雷达发射第二同步信号，以及获取所述第一雷达针对所述第二同步信号接收到的第二同步接收信号，针对所述雷达信号所述第一雷达接收到的第一回波接收信号和所述第二雷达接收到的第二回波接收信号；
总信号模块，用于持续获取信号直到预设时间结束，得到多个第一同步接收信号、多个第二同步接收信号、多个第一回波接收信号和多个第二回波接收信号；
补偿相位获取模块，用于获取所述多个第一同步接收信号和所述多个第二同步接收信号对应的补偿相位，得到多个第一补偿相位；并利用所述多个第一补偿相位，对所述多个第二回波接收信号对应的方位向点数进行拟合插值，得到多个第二补偿相位；
成像模块，用于利用所述多个第一补偿相位和所述多个第二补偿相位，对所述多个第二回波接收信号进行相位补偿，并基于所述多个第一回波接收信号和补偿后的多个第二回波接收信号进行雷达成像，得到目标图像。
第三方面，本发明实施例提供了一种雷达成像设备，所述设备包括：处理器、存储器和通信总线，所述存储器通过所述通信总线与所述处理器进行通信，所述存储器存储所述处理器可执行的程序，当所述程序被执行时，通过所述处理器执行如上述所述的雷达成像方法。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被处理器执行时实现如上述所述的雷达成像方法。
本发明实施例提供一种雷达成像方法、装置、设备及存储介质，包括：在第一脉冲重复时间，控制第一雷达依次发射雷达信号和第一同步信号，并获取第二雷达针对第一同步信号接收到的第一同步接收信号，以及获取针对雷达信号，第一雷达接收到的第一回波接收信号和第二雷达接收到的第二回波接收信号；在第二脉冲重复时间，控制第一雷达发射雷达信号，并控制第二雷达发射第二同步信号，以及获取第一雷达针对第二同步信号接收到的第二同步接收信号，针对雷达信号第一雷达接收到的第一回波接收信号和第二雷达接收到的第二回波接收信号；持续获取信号直到预设时间结束，得到多个第一同步接收信号、多个第二同步接收信号、多个第一回波接收信号和多个第二回波接收信号；获取多个第一同步接收信号和多个第二同步接收信号对应的补偿相位，得到多个第一补偿相位；并利用多个第一补偿相位，对多个第二回波接收信号对应的方位向点数进行拟合插值，得到多个第二补偿相位；利用多个第一补偿相位和多个第二补偿相位，对多个第二回波接收信号进行相位补偿，并基于多个第一回波接收信号和补偿后的多个第二回波接收信号进行雷达成像，得到目标图像。通过采用上述技术方案，由于所获得的目标图像，是根据第一雷达接收到的回波信号(第一同步接收信号)，以及进行了相位补偿的第二雷达接收到的回波信号(第二同步接收信号)获得的雷达成像结果，使得各雷达所获得的回波信号的相位是同步的；又因为，进行相位补偿所依据的补偿相位，是基于对已有补偿相位(多个第一补偿相位)进行拟合确定的，因此，补偿相位的精确度高，进一步使得各雷达所获得的回波信号的相位同步；从而，再利用同步的各回波信号进行雷达成像时，能够提升雷达成像的成像质量。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种雷达成像系统的一个可选示意图；
图2为本发明实施例提供的一种雷达成像方法实现流程图；
图3为本发明实施例提供的一种示例性的信号收发示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种雷达成像方法实现流程图；
图5为本发明实施例提供的一种雷达成像装置的结构示意图一；
图6为本发明实施例提供的一种雷达成像装置的结构示意图二。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参见图1，图1为本发明实施例提供的一种雷达成像系统的一个可选示意图；如图1所示，在雷达成像系统100中，雷达成像设备200与雷达设备300连接，控制雷达设备300通过发射信号来对目标对象400进行探测，并获取雷达设备300获得的回波信号，以及根据获得的回波信号进行雷达成像。其中，雷达设备300包括多个雷达，这里，将雷达设备划分为第一雷达301和第二雷达302。
需要说明的是，下面的各实施例均是基于上述的雷达成像系统实现的。
实施例一
本发明实施例提供了一种雷达成像方法，图2为本发明实施例提供的一种雷达成像方法实现流程图，如图2所示，该雷达成像方法包括：
S101、在第一脉冲重复时间，控制第一雷达依次发射雷达信号和第一同步信号，并获取第二雷达针对第一同步信号接收到的第一同步接收信号，以及获取针对雷达信号，第一雷达接收到的第一回波接收信号和第二雷达接收到的第二回波接收信号。
需要说明的是，雷达成像设备是基于多雷达来实现本发明实施例中的雷达成像方法的；这里，将发射雷达信号的雷达作为第一雷达，即承载雷达的多颗卫星中的主星上的雷达，而将仅接收第一雷达发射的雷达信号对应的回波信号的雷达称为第二雷达；并且，第二雷达包括至少一个雷达。
在本发明实施例中，雷达成像设备控制第一雷达发射雷达信号的时间单位为脉冲重复时间(PRT，Pulse Recurrence Time)；第一脉冲重复时间属于一个脉冲重复时间。并且，第一脉冲重复时间除了用于第一雷达发射雷达信号，还用于第一雷达发射相位同步信号即第一同步信号，以及用于第二雷达接收第一同步信号，所接收到的第一同步信号即第一同步接收信号，第一雷达接收雷达信号对应的回波信号即第一回波接收信号，第二雷达接收雷达信号对应的回波接收信号接第二回波接收信号。
此时，针对第一脉冲重复时间，雷达成像设备也就获得了第二雷达接收到的第一同步信号即第一同步接收信号，第一雷达接收到的雷达信号的回波信号即第一回波接收信号，第二雷达接收到的雷达信号的回波信号即第二回波接收信号。
还需要说明的是，本发明实施例中的雷达可以为任意雷达，比如，合成孔径雷达，逆合成孔径雷达等。以及，第一雷达发射第一同步信号，用于对第二回波接收信号进行相位补偿。
S102、在第二脉冲重复时间，控制第一雷达发射雷达信号，并控制第二雷达发射第二同步信号，以及获取第一雷达针对第二同步信号接收到的第二同步接收信号，针对雷达信号第一雷达接收到的第一回波接收信号和第二雷达接收到的第二回波接收信号。
在本发明实施例中，第二脉冲重复时间也属于一个脉冲重复时间，并且，第二脉冲重复时间和第一脉冲重复时间为相邻的两个时间单位。在第一脉冲重复时间结束时，即第二脉冲重复时间的开始；第二脉冲重复时间除了用于第一雷达发射信号，还用于第二雷达发射相位同步信号即第二同步信号，以及用于第一雷达依次接收第二同步信号，所接收到的第二同步信号即第二同步接收信号，和雷达信号对应的回波信号即第一回波接收信号，并用于第二雷达接收雷达信号对应的回波信号即第二回波接收信号。
这里，第二雷达发射第二同步信号，用于对第二回波接收信号进行相位补偿。
此时，针对第二脉冲重复时间，雷达成像设备也就获得了第一雷达接收到的第二同步信号即第二同步接收信号，第一雷达接收到的雷达信号的回波信号即第一回波接收信号，第二雷达接收到的雷达信号的回波信号即第二回波接收信号。
需要说明的是，考虑到第一雷达和第二雷达在应用上的区别，比如，分别所采用的晶振不同，该区别会导致第一雷达和第二雷达获得的回波信息之间存在相位误差，而相位误差不仅会影响成像精度，甚至会使成像散焦；因此，雷达成像设备对第二雷达接收到的第二回波接收信号进行相位补偿，以减小相位误差；这里，雷达成像设备通过控制第一雷达和第二雷达发射相位同步信号并接受对应的相位同步信号来实现。
S103、持续获取信号直到预设时间结束，得到多个第一同步接收信号、多个第二同步接收信号、多个第一回波接收信号和多个第二回波接收信号。
在本发明实施例中，当雷达成像设备需要对目标对象执行监测等任务时，会控制第一雷达向目标对象在预设时间内以脉冲重复时间为单位重复进行雷达信号的发射，比如，1秒发射3000个雷达信号；并且，各脉冲重复时间在第一脉冲重复时间和第二脉冲重复时间之间循环。而雷达信号在到达目标对象时会产生对应的回波信号，从而，第一雷达每发出一个雷达信号，第一雷达和第二雷达就能够接收到与该雷达信号对应产生的回波信号；故，当第一雷达发射多个雷达信号时，第一雷达和第二雷达能够接收到多个雷达信号对应产生的多个回波信号；此时，雷达成像设备也就得到了第一雷达接收到的多个第一回波接收信号，以及第二雷达接收到的多个第二回波接收信号；并且，多个雷达信号、多个第一回波接收信号和多个第二回波接收信号之间一一对应。
同时，在由第一脉冲重复时间和第二脉冲重复时间组成的时间对里，雷达成像设备还能够获得一个第二雷达接收到的第一同步接收信号和一个第一雷达接收到的第二同步接收信号；预设时间由多个包括第一脉冲重复时间和第二脉冲重复时间组成的时间对，从而，雷达成像设备能够获得多个第一同步接收信号和多个第二同步接收信号；并且，多个第一同步接收信号和多个第二同步接收信号一一对应，多个第一同步接收信号和多个第二同步接收信号在数量上均为，多个第一回波接收信号(或多个第二回波接收信号)的数量的一半。
S104、获取多个第一同步接收信号和多个第二同步接收信号对应的补偿相位，得到多个第一补偿相位；并利用多个第一补偿相位，对多个第二回波接收信号对应的方位向点进行拟合插值，得到多个第二补偿相位。
在本发明实施例中，多个第一同步接收信号和多个第二同步接收信号一一对应，一个第一同步接收信号与一个第二同步接收信号对应；因此，雷达成像设备获取多个第一同步接收信号中的每个第一同步接收信号与多个第二同步接收信号中对应的第二同步接收信号之间的相位差，也就得到了与每个第一同步接收信号对应的第一补偿相位，从而，也就得到了与多个第一同步接收信号对应的多个第一补偿相位。
接下来，由于多个第一补偿相位的数量小于多个第二回波接收信号的数量，表明雷达成像设备所获得的第一补偿相位不足够对多个第二回波接收信号进行相位补偿；从而，利用已获得的多个第一补偿相位进行拟合插值，来预测所差的补偿相位，也就得到了多个第二补偿相位。
需要说明的是，多个第一补偿相位，分别与多个第一同步接收信号和多个第二同步接收信号一一对应，但多个第一补偿相位的数量小于多个第二回波接收信号的数量。另外，第一雷达进行多个雷达信号的发射时，是基于方位向点进行的雷达信号的发射，从而存在与多个第二回波接收信号一一对应的多个方位向点；又因为多个第一补偿相位对应于多个方位向点中的部分方位向点，因此，还需要对多个第二回波接收信号对应的剩下的方位向点进行拟合插值，所获得的拟合插值结果即多个第二补偿相位。
S105、利用多个第一补偿相位和多个第二补偿相位，对多个第二回波接收信号进行相位补偿，并基于多个第一回波接收信号和补偿后的多个第二回波接收信号进行雷达成像，得到目标图像。
在本发明实施例中，雷达成像设备获得了第一补偿相位和多个第二补偿相位之后，也就获得了与多个第二回波接收信号一一对应(比如，基于时间对应)的补偿相位，就能够利用多个第一补偿相位和多个第二补偿相位，对多个第二回波接收信号中的每个第二回波接收信号一一进行相位补偿；进而，利用多个第一回波接收信号和补偿后的多个第二回波接收信号进行雷达成像，也就获得了雷达成像结果即目标图像。
示例性地，利用补偿相位(多个第一补偿相位或多个第二补偿相位中的一个)对第二回波接收信号Sr2按照式(1)进行相位补偿，得到补偿后的第二回波接收信号Sr2_com：
Figure BDA0002521775890000101
其中，k为虚数单位。
可以理解的是，由于所获得的目标图像，是根据第一雷达接收到的回波信号，以及进行了相位补偿的第二雷达接收到的回波信号获得的雷达成像结果，使得各雷达所获得的回波信号的相位是同步的；又因为，进行相位补偿所依据的补偿相位，是基于对已有补偿相位(多个第一补偿相位)进行拟合确定的，因此，补偿相位的精确度高，进一步使得各雷达所获得的回波信号的相位同步；从而，再利用同步的各回波信号进行雷达成像时，能够提升雷达成像的成像质量。
进一步地，在本发明实施例中，第一同步信号的发射时间和第一同步接收信号的接收时间，为第一脉冲重复时间中，雷达信号的发射完成时间与雷达信号对应的回波信号的接收开始时间之间的时间段；以及，第二同步信号的发射时间和第二同步接收信号的接收时间，为第二脉冲重复时间中，雷达信号的发射完成时间与雷达信号对应的回波信号的接收开始时间之间的时间段。
需要说明的是，雷达成像设备在脉冲重复时间中的雷达信号的发射完成时间与雷达信号对应的回波信号的接收开始时间(回波采样窗)之间的时间段，控制第一同步信号或第二同步信号的发射，以及控制第一同步接收信号或第二同步接收信号的接收。
具体地，雷达成像设备在第一脉冲重复时间中的雷达信号的发射完成时间与雷达信号对应的回波信号的接收开始时间之间的时间段，控制第一雷达发射第一同步信号，并控制第二雷达接收第一同步信号对应的第一同步接收信号；以及，雷达成像设备在第二脉冲重复时间中的雷达信号的发射完成时间与雷达信号对应的回波信号的接收开始时间之间的时间段，控制第二雷达发射第二同步信号，并控制第一雷达接收第二同步信号对应的第二同步接收信号。
示例性地，参见图3，图3为本发明实施例提供的一种示例性的信号收发示意图；如图3所示：在第一脉冲重复时间3-11中，雷达成像设备控制第一雷达3-21发射雷达信号3-3，接着控制第一雷达3-21发射第一同步信号3-41，此时，第二雷达3-22也就接收到了第一同步接收信号3-51和第二回波接收信号3-62，以及第一雷达3-21也能够接收到第一回波接收信号3-61；其中，时间段3-71为第一脉冲重复时间中的雷达信号的发射完成时间与雷达信号对应的回波信号的接收开始时间之间的时间段，第一同步信号3-41的发射和第一同步接收信号3-51的接收是在时间段3-71内执行的。在第二脉冲重复时间3-12中，雷达成像设备控制第一雷达3-21发射雷达信号3-3，接着控制第二雷达3-22发射第二同步信号3-42，此时，第一雷达3-21也就接收到了第二同步接收信号3-52和第一回波接收信号3-61，以及第二雷达3-22也能够接收到第二回波接收信号3-62；其中，时间段3-72为第二脉冲重复时间中的雷达信号的发射完成时间与雷达信号对应的回波信号的接收开始时间之间的时间段，第二同步信号3-42的发射和第二同步接收信号3-52的接收是在时间段3-72内执行的。
进一步地，在本发明实施例中，第一同步信号的脉冲宽度是根据第一同步信号的传输时长、第一脉冲重复时间中雷达信号的发射完成时间与雷达信号对应的回波信号的接收开始时间之间的时间段，以及预设信噪比阈值确定的；以及第二同步信号的脉冲宽度是根据第二同步信号的传输时长、第二脉冲重复时间中雷达信号的发射完成时间与雷达信号对应的回波信号的接收开始时间之间的时间段，以及预设信噪比阈值确定的。
需要说明的是，用于进行相位补偿所发射的第一同步信号和第二同步信号的脉冲宽度，与同步信号的传输时长、雷达信号的发射完成时间与雷达信号对应的回波信号的接收开始时间之间的时间段，以及预设信噪比阈值是相关的；这里，雷达成像设备根据同步信号的传输时长，以及雷达信号的发射完成时间与雷达信号对应的回波信号的接收开始时间之间的时间段，确定第一同步信号和第二同步信号的脉冲宽度的最大值；再根据预设信噪比阈值，在能够起到相位补偿的作用下，确定第一同步信号和第二同步信号的脉冲宽度的最小值；从而，第一同步信号和第二同步信号的脉冲宽度属于脉冲宽度的最小值至脉冲宽度的最大值之间的值。
进一步地，参见图4，图4为本发明实施例提供的另一种雷达成像方法实现流程图；如图4所示，在本发明实施例中，S104可通过S1041-S1048实现；也就是说，雷达成像设备获取多个第一同步接收信号和多个第二同步接收信号对应的补偿相位，得到多个第一补偿相位，包括S1041-S1043，下面对各步骤分别进行说明。
S1041、对多个第一同步接收信号的每个第一同步接收信号和在多个第二同步接收信号中对应的第二同步接收信号进行脉冲压缩，得到分别对应的第一信号峰值相位和第二信号峰值相位。
在本发明实施例中，雷达成像设备对每个第一同步接收信号和每个第二同步接收信号分别进行脉冲压缩，也就得到了与每个第一同步接收信号对应的峰值相位，即第一信号峰值相位，以及得到了与每个第二同步接收信号对应的峰值相位，即第二信号峰值相位。并且，由于每个第一同步接收信号与每个第二同步接收信号对应，从而每个第一信号峰值相位与每个第二信号峰值相位对应。
S1042、获取第一信号峰值相位和第二信号峰值相位的差值，得到信号峰值相位差。
在本发明实施例中，雷达成像设备获得了每个第一信号峰值相位与每个第二信号峰值相位之后，获取两者的差值，也就获得了信号峰值相位差。
S1043、对信号峰值相位差进行平均处理，得到第一补偿相位，从而得到多个第一补偿相位。
在本发明实施例中，雷达成像设备获得了信号峰值相位差之后，对信号峰值相位差进行平均处理，也就得到了第一补偿相位；从而，也就得到了与多个第一同步接收信号和第二同步接收信号对应的多个第一补偿相位。
示例性地，第一信号峰值相位为
Figure BDA0002521775890000121
与第一信号峰值相位对应的第二信号峰值相位为
Figure BDA0002521775890000122
时，可通过式(2)获取第一补偿相位
Figure BDA0002521775890000123
式(2)如下所示：
Figure BDA0002521775890000131
在本发明实施例中，雷达成像设备利用多个第一补偿相位，对多个第二回波接收信号对应的方位向点数进行拟合插值，得到多个第二补偿相位，包括S1044-S1048，下面对各步骤分别进行说明。
S1044、获取多个第一补偿相位中每个第一补偿相位对应的时间信息，得到目标时间信息。
需要说明的是，由于每个第一补偿相位是根据第一同步接收信号和第二同步接收信号获得的，而第一同步接收信号和第二同步接收信号对应着时间信息；从而，雷达成像设备能够获得每个第一补偿相位对应的时间信息即目标时间信息；该目标时间信息比如为，第一同步接收信号对应的脉冲重复时间即第一脉冲重复时间，又比如为，第二同步接收信号对应的脉冲重复时间即第二脉冲重复时间。
S1045、将每个第一补偿相位和目标时间信息组成样本，得到训练样本，从而得到多个训练样本。
在本发明实施例中，雷达成像设备获得了每个第一补偿相位的目标时间信息之后，将每个第一补偿相位对应的目标时间信息进行对应组合作为一个训练样本，也就获得了与多个第一补偿相位对应的多个训练样本。
S1046、基于多个训练样本，训练得到时间与补偿相位的拟合关系。
需要说明的是，多个训练样本用于训练出时间与补偿相位的拟合关系，旨在给定一个时间信息时，比如，通过机器学习(支持向量回归)，就能通过训练获得的时间与补偿相位拟合关系，确定与该给定的时间信息对应的补偿相位。
S1047、从多个第二回波接收信号对应的方位向点对应的多个脉冲重复时间中，选择除多个目标时间信息之外的多个待拟合时间信息。
在本发明实施例中，方位向点与预设时间中的脉冲重复时间对应，而每个第一补偿相位对应的目标时间信息，与一个脉冲重复时间对应，要么是第一脉冲重复时间，要么是第二脉冲重复时间；因此，待确定补偿相位的脉冲重复时间，为多个脉冲重复时间中除多个目标时间信息之外的脉冲重复时间，即多个待拟合时间信息，其中，多个脉冲重复时间指预设时间中的各个脉冲重复时间。
S1048、根据时间与补偿相位的拟合关系，确定多个待拟合时间信息对应的多个拟合补偿相位，得到多个第二补偿相位。
在本发明实施例中，当雷达成像设备获得了时间与补偿相位的拟合关系，和多个待拟合时间信息之后，根据时间与补偿相位的拟合关系，就能够确定出与多个拟合补偿相位一一对应的多个补偿相位，即多个第二补偿相位。
进一步地，在本发明实施例中，雷达信信号、第一同步信号和第二同步信号之间的载频相同。
进一步地，S1046可通过S10461-S10463实现；也就是说，雷达成像设备基于多个训练样本，训练得到时间与补偿相位的拟合关系，包括S10461-S10463，下面分别对各步骤进行说明。
S10461、将多个训练样本划分为训练样本集和验证样本集。
在本发明实施例中，雷达成像设备将多个训练样本划分为两类：训练样本集和验证样本集。其中，训练样本集用于确定初始的时间与补偿相位的拟合关系，验证样本集用于优化初始的时间与补偿相位的拟合关系，得到时间与补偿相位的拟合关系。
S10462、利用训练样本集，确定预设时间与补偿相位的拟合关系的拟合参数值。
在本发明实施例中，雷达成像设备利用训练样本集对预设时间与补偿相位的拟合关系进行持续训练，也就能够获得预设时间与补偿相位的拟合关系中的拟合参数的值，即拟合参数值。
S10463、根据拟合参数值和预设时间与补偿相位的拟合关系，并结合验证样本集，确定时间与补偿相位的拟合关系。
在本发明实施例中，雷达成像设备将获得的拟合参数值代入预设时间与补偿相位的拟合关系，并利用验证样本集对代入的预设时间与补偿相位的拟合关系进行评估，最终确定时间与补偿相位的拟合关系。
示例性地，针对多个训练样本，抽取训练样本集
Figure BDA0002521775890000151
(ti,i∈(1,n)为第一脉冲重复时间，n为样本数量，
Figure BDA0002521775890000152
为ti时刻的第一补偿相位)，构造非线性函数式(3)，如下所示：
f(ti)＝ω·Φ(ti)+b (3)
其中，Φ(ti)为非线性变换和线性变换之间进行转化时所对应的ti的非线性映射，即ti在高维空间对应的特征向量；f(ti)为ti时刻的拟合值，ω,b为拟合参数。
当支持向量机采用ε-不敏感损失函数，即训练样本集在误差精度ε下时，用式(3)进行非线性函数拟合，则问题转化为求优化目标函数最小化问题，此时得到式(4)，如下所示：
Figure BDA0002521775890000153
式(4)中，ξi,
Figure BDA0002521775890000154
是松弛因子(当划分有误时都大于0，误差不存在时都取0)，C＞0表示对超出误差ε的样本的惩罚程度。
当引入Lagrange函数，则得到式(5)，如下
Figure BDA0002521775890000155
式(5)中，αi,
Figure BDA0002521775890000159
γi,
Figure BDA0002521775890000156
为Lagrange乘数。
对式(5)中的各变量求导并令导数为零，代入式(5)得到对偶形式，即最大化函数，如式(6)所示：
Figure BDA0002521775890000157
式(6)中，α＝(α1,α2,…,αn),
Figure BDA0002521775890000158
基函数K(ti,tj)＝Φ(ti)·Φ(tj)。
并得到约束条件为式(7)所示：
Figure BDA0002521775890000161
以及获得需要满足的KKT条件为式(8)所示：
Figure BDA0002521775890000162
基于式(7)和式(8)，并考虑到当αi＝0，αi *＝0时，与其对应的ti为非支持向量，是拟合曲线中ε带内的点，它们对w没有贡献。
对于标准支持向量，如果0＜αi＜C(αi *＝0)，此时ξi＝0，可以求出拟合参数b，如式(9)所示：
Figure BDA0002521775890000163
同样，对于满足0＜αi *＜C(αi＝0)的标准支持向量，拟合参数b如式(10)所示：
Figure BDA0002521775890000164
以及w为式(11)所示：
Figure BDA0002521775890000165
基于(9)-(11)，式(3)确定表示为式(12)，如下所示：
Figure BDA0002521775890000166
需要说明的是，当选择径向基函数作为基函数，如式(13)时，γ为设置的常数(比如，1/2)，通过不断改变γ的值来确定最终的拟合函数f(t)，即时间与补偿相位的拟合关系。这里，利用训练样本集和验证样本集确定式(12)的拟合精度，如式(14)所示：
K(t,t')＝exp(-γ||t-t'||2) (13)
Figure BDA0002521775890000171
式(13)中，F1为拟合精度，rprec为准确率，rrec为召回率；易知，F1分数越大表明拟合函数可以获得更好的效果，从而，将F1最大时对应的γ值所对应的f(t)的表示为时间与补偿相位的拟合关系。
需要说明的是，当预设时间为3秒，发射了10000次雷达信号，则对应10000个方位点，能够获得10000个第一回波接收信号和10000个第二回波接收信号；又由于其中对应着，5000个第一脉冲重复时间，5000个第二脉冲重复时间，从而，能够获得5000个第一同步接收信号和5000个第二同步接收信号；由5000个第一同步接收信号和5000个第二同步接收信号能够获得与5000个第一脉冲重复时间对应的5000个第一补偿相位；将5000个第一脉冲重复时间和5000个第一补偿相位作为对应的5000个训练样本，从中抽取70％作为训练样本集，也就能够获得3500个训练样本，即
Figure BDA0002521775890000172
n为3500。此时，利用5000个训练样本获得时间与补偿相位的拟合关系，即式(12)；从而，利用式(12)获得与5000个第二脉冲重复时间(多个待拟合时间信息)对应的补偿相位，即5000个第二补偿相位；此时，也就获得了与10000个第二回波接收信号一一对应的10000个补偿相位(5000个第一补偿相位和5000个第二补偿相位)，也就能够对10000个第二回波接收信号一一进行相位补偿了。
可以理解的是，由于所获得的目标图像，是根据第一雷达接收到的回波信号(第一同步接收信号)，以及进行了相位补偿的第二雷达接收到的回波信号(第二同步接收信号)获得的雷达成像结果，使得各雷达所获得的回波信号的相位是同步的；又因为，进行相位补偿所依据的补偿相位，是基于对已有补偿相位(多个第一补偿相位)进行拟合确定的，因此，补偿相位的精确度高，进一步使得各雷达所获得的回波信号的相位同步；从而，再利用同步的各回波信号进行雷达成像时，能够提升雷达成像的成像质量。
实施例二
基于实施例一同一发明构思，本发明实施例提供了一种雷达成像装置210，图5为本发明实施例提供的一种雷达成像装置的结构示意图一，如图5所示，该雷达成像装置210包括：
第一信号模块211，用于在第一脉冲重复时间，控制第一雷达依次发射雷达信号和第一同步信号，并获取第二雷达针对所述第一同步信号接收到的第一同步接收信号，以及获取针对所述雷达信号，所述第一雷达接收到的第一回波接收信号和所述第二雷达接收到的第二回波接收信号；
第二信号模块212，用于在第二脉冲重复时间，控制所述第一雷达发射所述雷达信号，并控制所述第二雷达发射第二同步信号，以及获取所述第一雷达针对所述第二同步信号接收到的第二同步接收信号，针对所述雷达信号所述第一雷达接收到的第一回波接收信号和所述第二雷达接收到的第二回波接收信号；
总信号模块213，用于持续获取信号直到预设时间结束，得到多个第一同步接收信号、多个第二同步接收信号、多个第一回波接收信号和多个第二回波接收信号；
补偿相位获取模块214，用于获取所述多个第一同步接收信号和所述多个第二同步接收信号对应的补偿相位，得到多个第一补偿相位；并利用所述多个第一补偿相位，对所述多个第二回波接收信号对应的方位向点数进行拟合插值，得到多个第二补偿相位；
成像模块215，用于利用所述多个第一补偿相位和所述多个第二补偿相位，对所述多个第二回波接收信号进行相位补偿，并基于所述多个第一回波接收信号和补偿后的多个第二回波接收信号进行雷达成像，得到目标图像。
进一步地，所述第一同步信号的发射时间和所述第一同步接收信号的接收时间，为所述第一脉冲重复时间中，所述雷达信号的发射完成时间与所述雷达信号对应的回波信号的接收开始时间之间的时间段；以及，所述第二同步信号的发射时间和所述第二同步接收信号的接收时间，为所述第二脉冲重复时间中，所述雷达信号的发射完成时间与所述雷达信号对应的回波信号的接收开始时间之间的时间段。
进一步地，所述第一同步信号的脉冲宽度是根据所述第一同步信号的传输时长、所述第一脉冲重复时间中所述雷达信号的发射完成时间与所述雷达信号对应的回波信号的接收开始时间之间的时间段，以及预设信噪比阈值确定的；以及所述第二同步信号的脉冲宽度是根据所述第二同步信号的传输时长、所述第二脉冲重复时间中所述雷达信号的发射完成时间与所述雷达信号对应的回波信号的接收开始时间之间的时间段，以及所述预设信噪比阈值确定的。
进一步地，所述补偿相位获取模块214，还用于对所述多个第一同步接收信号的每个第一同步接收信号和在所述多个第二同步接收信号中对应的第二同步接收信号进行脉冲压缩，得到分别对应的第一信号峰值相位和第二信号峰值相位；获取所述第一信号峰值相位和第二信号峰值相位的差值，得到信号峰值相位差；对所述信号峰值相位差进行平均处理，得到第一补偿相位，从而得到所述多个第一补偿相位。
进一步地，所述补偿相位获取模块214，还用于获取所述多个第一补偿相位中每个第一补偿相位对应的时间信息，得到目标时间信息；将所述每个第一补偿相位和所述目标时间信息组成样本，得到训练样本，从而得到多个训练样本；基于所述多个训练样本，训练得到时间与补偿相位的拟合关系；从所述多个第二回波接收信号对应的方位向点数对应的多个时间中，选择除多个目标时间信息之外的多个待拟合时间信息；根据所述时间与补偿相位的拟合关系，确定所述多个待拟合时间信息对应的多个拟合补偿相位，得到所述多个第二补偿相位。
进一步地，所述补偿相位获取模块214，还用于将所述多个训练样本划分为训练样本集和验证样本集；利用所述训练样本集，确定预设时间与补偿相位的拟合参数值；根据所述拟合参数值和所述预设时间与补偿相位的拟合关系，并结合所述验证样本集，确定所述时间与补偿相位的拟合关系。
进一步地，所述雷达信信号、所述第一同步信号和所述第二同步信号之间的载频相同。
需要说明的是，在实际应用中，上述第一信号模块211、第二信号模块212、总信号模块213、补偿相位获取模块214和成像模块215可由位于雷达成像设备200上的处理器216实现，具体为CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、MPU(Microprocessor Unit，微处理器)、DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理器)或现场可编程门阵列(FPGA，Field Programmable Gate Array)等实现。
本发明实施例提供了一种雷达成像设备，如图6所示，所述雷达成像设备200包括：处理器216、存储器217和通信总线218，所述存储器217通过所述通信总线218与所述处理器216进行通信，所述存储器217存储所述处理器216可执行的程序，当所述程序被执行时，通过所述处理器216执行如实施例一所述的雷达成像方法。
在实际应用中，上述存储器217可以是易失性存储器(volatile memory)，例如随机存取存储器(Random-Access Memory，RAM)；或者非易失性存储器(non-volatilememory)，例如只读存储器(Read-Only Memory，ROM)，快闪存储器(flash memory)，硬盘(Hard Disk Drive，HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)；或者上述种类存储器的组合，并向处理器216提供指令和数据。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被处理器216执行时实现如实施例一所述的雷达成像方法。
可以理解的是，由于所获得的目标图像，是根据第一雷达接收到的回波信号(第一同步接收信号)，以及进行了相位补偿的第二雷达接收到的回波信号(第二同步接收信号)获得的雷达成像结果，使得各雷达所获得的回波信号的相位是同步的；又因为，进行相位补偿所依据的补偿相位，是基于对已有补偿相位(多个第一补偿相位)进行拟合确定的，因此，补偿相位的精确度高，进一步使得各雷达所获得的回波信号的相位同步；从而，再利用同步的各回波信号进行雷达成像时，能够提升雷达成像的成像质量。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理模块中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本申请所提供的几个方法实施例中所揭露的方法，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例。本申请所提供的几个产品实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的产品实施例。
本申请所提供的几个方法或设备实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例或设备实施例。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种雷达成像方法，其特征在于，所述方法包括：
在第一脉冲重复时间，控制第一雷达依次发射雷达信号和第一同步信号，并获取第二雷达针对所述第一同步信号接收到的第一同步接收信号，以及获取针对所述雷达信号，所述第一雷达接收到的第一回波接收信号和所述第二雷达接收到的第二回波接收信号；
在第二脉冲重复时间，控制所述第一雷达发射所述雷达信号，并控制所述第二雷达发射第二同步信号，以及获取所述第一雷达针对所述第二同步信号接收到的第二同步接收信号，针对所述雷达信号所述第一雷达接收到的第一回波接收信号和所述第二雷达接收到的第二回波接收信号；
持续获取信号直到预设时间结束，得到多个第一同步接收信号、多个第二同步接收信号、多个第一回波接收信号和多个第二回波接收信号；
获取所述多个第一同步接收信号和所述多个第二同步接收信号对应的补偿相位，得到多个第一补偿相位；并利用所述多个第一补偿相位，对所述多个第二回波接收信号对应的方位向点数进行拟合插值，得到多个第二补偿相位；
利用所述多个第一补偿相位和所述多个第二补偿相位，对所述多个第二回波接收信号进行相位补偿，并基于所述多个第一回波接收信号和补偿后的多个第二回波接收信号进行雷达成像，得到目标图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述第一同步信号的发射时间和所述第一同步接收信号的接收时间，为所述第一脉冲重复时间中，所述雷达信号的发射完成时间与所述雷达信号对应的回波信号的接收开始时间之间的时间段；以及，
所述第二同步信号的发射时间和所述第二同步接收信号的接收时间，为所述第二脉冲重复时间中，所述雷达信号的发射完成时间与所述雷达信号对应的回波信号的接收开始时间之间的时间段。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
所述第一同步信号的脉冲宽度是根据所述第一同步信号的传输时长、所述第一脉冲重复时间中所述雷达信号的发射完成时间与所述雷达信号对应的回波信号的接收开始时间之间的时间段，以及预设信噪比阈值确定的；以及
所述第二同步信号的脉冲宽度是根据所述第二同步信号的传输时长、所述第二脉冲重复时间中所述雷达信号的发射完成时间与所述雷达信号对应的回波信号的接收开始时间之间的时间段，以及所述预设信噪比阈值确定的。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述获取所述多个第一同步接收信号和所述多个第二同步接收信号对应的补偿相位，得到多个第一补偿相位，包括：
对所述多个第一同步接收信号的每个第一同步接收信号和在所述多个第二同步接收信号中对应的第二同步接收信号进行脉冲压缩，得到分别对应的第一信号峰值相位和第二信号峰值相位；
获取所述第一信号峰值相位和第二信号峰值相位的差值，得到信号峰值相位差；
对所述信号峰值相位差进行平均处理，得到第一补偿相位，从而得到所述多个第一补偿相位。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述利用所述多个第一补偿相位，对所述多个第二回波接收信号对应的方位向点数进行拟合插值，得到多个第二补偿相位，包括：
获取所述多个第一补偿相位中每个第一补偿相位对应的时间信息，得到目标时间信息；
将所述每个第一补偿相位和所述目标时间信息组成样本，得到训练样本，从而得到多个训练样本；
基于所述多个训练样本，训练得到时间与补偿相位的拟合关系；
从所述多个第二回波接收信号对应的方位向点数对应的多个时间中，选择除多个目标时间信息之外的多个待拟合时间信息；
根据所述时间与补偿相位的拟合关系，确定所述多个待拟合时间信息对应的多个拟合补偿相位，得到所述多个第二补偿相位。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述多个训练样本，训练得到时间与补偿相位的拟合关系，包括：
将所述多个训练样本划分为训练样本集和验证样本集；
利用所述训练样本集，确定预设时间与补偿相位的拟合参数值；
根据所述拟合参数值和所述预设时间与补偿相位的拟合关系，并结合所述验证样本集，确定所述时间与补偿相位的拟合关系。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述雷达信信号、所述第一同步信号和所述第二同步信号之间的载频相同。
8.一种雷达成像装置，其特征在于，所述装置包括：
第一信号模块，用于在第一脉冲重复时间，控制第一雷达依次发射雷达信号和第一同步信号，并获取第二雷达针对所述第一同步信号接收到的第一同步接收信号，以及获取针对所述雷达信号，所述第一雷达接收到的第一回波接收信号和所述第二雷达接收到的第二回波接收信号；
第二信号模块，用于在第二脉冲重复时间，控制所述第一雷达发射所述雷达信号，并控制所述第二雷达发射第二同步信号，以及获取所述第一雷达针对所述第二同步信号接收到的第二同步接收信号，针对所述雷达信号所述第一雷达接收到的第一回波接收信号和所述第二雷达接收到的第二回波接收信号；
总信号模块，用于持续获取信号直到预设时间结束，得到多个第一同步接收信号、多个第二同步接收信号、多个第一回波接收信号和多个第二回波接收信号；
补偿相位获取模块，用于获取所述多个第一同步接收信号和所述多个第二同步接收信号对应的补偿相位，得到多个第一补偿相位；并利用所述多个第一补偿相位，对所述多个第二回波接收信号对应的方位向点数进行拟合插值，得到多个第二补偿相位；
成像模块，用于利用所述多个第一补偿相位和所述多个第二补偿相位，对所述多个第二回波接收信号进行相位补偿，并基于所述多个第一回波接收信号和补偿后的多个第二回波接收信号进行雷达成像，得到目标图像。
9.一种雷达成像设备，其特征在于，所述设备包括：处理器、存储器和通信总线，所述存储器通过所述通信总线与所述处理器进行通信，所述存储器存储所述处理器可执行的程序，当所述程序被执行时，通过所述处理器执行如权利要求1-7任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的方法。
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