CN114488142A - 一种基于差-和波束的雷达二维角成像方法及系统 - Google Patents

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CN114488142A CN202210117867.XA CN202210117867A CN114488142A CN 114488142 A CN114488142 A CN 114488142A CN 202210117867 A CN202210117867 A CN 202210117867A CN 114488142 A CN114488142 A CN 114488142A
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杨君
杜钰
曲卫
马鑫
邱磊
庞鸿锋
肖博
胡豪杰
胡万里
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Abstract

本发明公开了一种基于差‑和波束的雷达二维角成像方法及系统，涉及雷达成像领域，该方法包括：获取阵列天线中各个子阵接收到的主瓣内的入射信号；估算各入射信号的波达方向的初始值；基于各入射信号的波达方向的初始值，采用数字波束形成技术生成相应的和波束和相应的差波束；基于各入射信号的波达方向的初始值、和波束以及差波束，采用迭代算法得到各入射信号的波达方向的估计值；根据各入射信号的波达方向的估计值确定各入射信号对应的灰度；根据入射信号的波达方向的估计值和对应的灰度生成观测目标的俯仰‑方位二维像。本发明能实现高分辨率成像。

Description

一种基于差-和波束的雷达二维角成像方法及系统
技术领域
本发明涉及雷达成像领域，特别是涉及一种基于差-和波束的雷达二维角成像方法及系统。
背景技术
当前，精密跟踪成像雷达实现成像采样的成像方法包括一维距离像、实波束成像以及逆合成孔径雷达(Inverse SyntheticAperture Radar，ISAR)成像等。其中一维距离像对于同一距离单元内的多个散射点无法识别，使得分辨率降低且成像不易读；实波束成像对于同一波束主瓣内的多个散射点无法识别，而主瓣宽度受限于天线孔径，无法做到很大；ISAR成像对于非合作目标，目标运动状态的信息未知。因此对目标平动分量的补偿较为困难，运动补偿的好坏也是ISAR成像能否实际应用的关键。此外，ISAR要求目标相对与雷达平台具有旋转运动，对于不满足该运动条件或是静止的目标，ISAR技术也无法进行高分辨成像。
发明内容
基于此，本发明实施例提供一种基于差-和波束的雷达二维角成像方法及系统，以实现高分辨率成像。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于差-和波束的雷达二维角成像方法，包括：
获取阵列天线中各个子阵接收到的主瓣内的入射信号；所述入射信号为所述阵列天线发出探测信号后，在主瓣内的观测目标上每个散射点反射的信号；
估算各所述入射信号的波达方向的初始值；所述波达方向采用入射角度表征；所述入射角度包括方位角和俯仰角；
基于各所述入射信号的波达方向的初始值，采用数字波束形成技术生成相应的和波束和相应的差波束；
基于各所述入射信号的波达方向的初始值、所述和波束以及所述差波束，采用迭代算法得到各所述入射信号的波达方向的估计值；
根据各所述入射信号的波达方向的估计值确定各所述入射信号对应的灰度；
根据所述入射信号的波达方向的估计值和对应的灰度生成所述观测目标的俯仰-方位二维像。
可选的，所述根据各所述入射信号的波达方向的估计值确定各所述入射信号对应的灰度，具体包括：
根据各所述入射信号的波达方向的估计值确定各所述入射信号的强度幅值；
根据各所述入射信号的强度幅值确定各所述入射信号对应的灰度。
可选的，所述基于各所述入射信号的波达方向的初始值、所述和波束以及所述差波束，采用迭代算法得到各所述入射信号的波达方向的估计值，具体包括：
基于所述和波束、所述差波束以及所述入射信号，计算和信号和差信号；
基于所述和信号以及所述差信号构建波达方向迭代方程；
基于各所述入射信号的波达方向的初始值，采用所述波达方向迭代方程，以设定入射角精度为目标，对各所述入射信号的波达方向进行迭代更新，得到各所述入射信号的波达方向的估计值。
可选的，所述基于所述和波束、所述差波束以及所述入射信号，计算和信号和差信号，具体包括：
确定所述和波束的阵列方向图，由所述和波束的阵列方向图和所述入射信号计算和信号；
确定所述差波束的阵列方向图，由所述差波束的阵列方向图和所述入射信号计算差信号。
可选的，所述和信号的计算公式为：
Figure BDA0003497229780000021
其中，yΣi(t)表示波束主瓣指向第i个入射角时接收的和信号；
Figure BDA0003497229780000022
表示第i个入射角对应的和波束的阵列方向图；X(t)表示入射信号；θ表示方位角；t表示时间；
所述差信号的计算公式为：
Figure BDA0003497229780000031
其中，yΔi(t)表示波束主瓣指向第i个入射角时接收的差信号；
Figure BDA0003497229780000032
表示第i个入射角对应的差波束的阵列方向图。
可选的，所述波达方向迭代方程为：
Figure BDA0003497229780000033
其中，yΣi(t)表示波束主瓣指向第i个入射角时接收的和信号；yΔi(t)表示波束主瓣指向第i个入射角时接收的差信号；Δx天线子阵在x轴方向上的间距；Δy表示天线子阵在y轴方向上的间距；λ表示入射信号的波长；gx表示x轴方向上的衰减系数；gy表示y轴方向上的衰减系数；j表示虚数单位；
Figure BDA0003497229780000034
表示第i个入射信号在上一迭代次数下估计的方位角；
Figure BDA0003497229780000035
表示第i个入射信号在当前迭代次数下估计的方位角；
Figure BDA0003497229780000036
表示第i个入射信号在上一迭代次数下估计的俯仰角；
Figure BDA0003497229780000037
表示第i个入射信号在当前迭代次数下估计的俯仰角。
本发明还提供了一种基于差-和波束的雷达二维角成像系统，包括：
入射信号获取模块，用于获取阵列天线中各个子阵接收到的主瓣内的入射信号；所述入射信号为所述阵列天线发出探测信号后，在主瓣内的观测目标上每个散射点反射的信号；
初始估算模块，用于估算各所述入射信号的波达方向的初始值；所述波达方向采用入射角度表征；所述入射角度包括方位角和俯仰角；
和差波束生成模块，用于基于各所述入射信号的波达方向的初始值，采用数字波束形成技术生成相应的和波束和相应的差波束；
波达方向估计模块，用于基于各所述入射信号的波达方向的初始值、所述和波束以及所述差波束，采用迭代算法得到各所述入射信号的波达方向的估计值；
灰度确定模块，用于根据各所述入射信号的波达方向的估计值确定各所述入射信号对应的灰度；
二维成像模块，用于根据所述入射信号的波达方向的估计值和对应的灰度生成所述观测目标的俯仰-方位二维像。
可选的，所述灰度确定模块，具体包括：
幅值确定单元，用于根据各所述入射信号的波达方向的估计值确定各所述入射信号的强度幅值；
灰度计算单元，用于根据各所述入射信号的强度幅值确定各所述入射信号对应的灰度。
可选的，所述波达方向估计模块，具体包括：
和差信号计算单元，用于基于所述和波束、所述差波束以及所述入射信号，计算和信号和差信号；
迭代方程确定单元，用于基于所述和信号以及所述差信号构建波达方向迭代方程；
迭代更新单元，用于基于各所述入射信号的波达方向的初始值，采用所述波达方向迭代方程，以设定入射角精度为目标，对各所述入射信号的波达方向进行迭代更新，得到各所述入射信号的波达方向的估计值。
可选的，所述和差信号计算单元，具体包括：
和信号计算子单元，用于确定所述和波束的阵列方向图，由所述和波束的阵列方向图和所述入射信号计算和信号；
差信号计算子单元，用于确定所述差波束的阵列方向图，由所述差波束的阵列方向图和所述入射信号计算差信号。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明实施例提出了一种基于差-和波束的雷达二维角成像方法及系统，利用数字波束形成技术生成各入射信号的波达方向的初始值对应的和波束以及差波束，基于各入射信号的波达方向的初始值、和波束以及差波束，采用迭代算法得到各入射信号的的方位角和俯仰角的估计值，结合方位角和俯仰角的估计值以及对应的灰度生成观测目标的俯仰-方位二维像，二维像包含俯仰和方位的二维信息。与ISAR成像相比，本发明实施例成像速度快，能实现高分辨率成像。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的基于差-和波束的雷达二维角成像方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的阵列天线的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的基于差-和波束的雷达二维角成像系统的结构图。
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明实施例利用数字波束形成技术，依托二维阵列天线，通过对阵列接收的信号进行运算，使得波束可以锐化，从而可对波束主瓣内多个回波信号进行识别，进而实现高分辨成像的目的。本实施例对于观测目标姿态、轨迹、运动状态无特殊要求，与ISAR等多普勒域成像方法相比，具有明显优势，成像速度快，能实现高分辨率成像，且成像结果直观，具有更好的可读性。
图1为本发明实施例提供的基于差-和波束的雷达二维角成像方法的流程图。
参见图1，本实施例的基于差-和波束的雷达二维角成像方法，包括：
步骤101：获取阵列天线中各个子阵接收到的主瓣内的入射信号；所述入射信号为所述阵列天线发出探测信号后，在主瓣内的观测目标上每个散射点反射的信号。所述入射信号即回波信号。
该步骤中阵列天线由4个结构相同的均匀面阵(子阵)组成，如图2所示，天线子阵在x轴方向上的间距和天线子阵在y轴方向上的间距分别为Δx和Δy，阵元数为Nx×Ny，阵元在x轴方向上的间距和阵元在y轴方向上的间距为dx和dy，阵元均为全向天线，入射信号的波长为λ。主瓣内存在K个射向每个子阵的入射信号为s1(t),…,sk(t)，各个子阵接收到的主瓣内的K个入射信号(子阵接收到的入射信号是含有噪声的)的入射角度分别为
Figure BDA0003497229780000061
其中，四个子阵分别编号为00、01、10和11。
阵列天线中各个子阵接收到的主瓣内的入射信号为：
Figure BDA0003497229780000062
Figure BDA0003497229780000063
Figure BDA0003497229780000064
X11(t)＝A1(θ，φ)DxyS(t)+N11(t)
其中，X00(t)表示编号为00的子阵接收到的主瓣内的入射信号；X01(t)表示编号为01的子阵接收到的主瓣内的入射信号；X10(t)表示编号为10的子阵接收到的主瓣内的入射信号；X11(t)表示编号为11的子阵接收到的主瓣内的入射信号；
Figure BDA0003497229780000065
表示编号为00的子阵的阵列流形；
Figure BDA0003497229780000066
表示入射角度；θ表示方位角；
Figure BDA0003497229780000067
表示俯仰角；S(t)表示K个射向每个子阵的入射信号(不含噪声)s1(t),…,sk(t)构成的矩阵；N00(t)、N01(t)、N10(t)和N11(t)分别表示编号为00的子阵、编号为01的子阵、编号为10的子阵和编号为11的子阵的噪声信号；Dx、Dy、Dxy均为证明子阵接收信号关联的中间参数。
Dx为阵列天线x轴方向两个子阵接收信号的相位差构成的对角矩阵；Dy为阵列天线y轴方向两个子阵接收信号的相位差构成的对角矩阵；Dxy为对角线上两个子阵接收信号的相位差构成的对角矩阵。具体的：
Figure BDA0003497229780000068
Figure BDA0003497229780000069
Dxy＝DxDy
步骤102：估算各所述入射信号的波达方向的初始值；所述波达方向采用入射角度表征；所述入射角度包括方位角和俯仰角。
所述步骤102中，阵列天线发射探测信号，并接收入射信号(回波信号)，依次估算主瓣内K个入射信号的波达方向的初始值，初始值的估算公式为：
Figure BDA0003497229780000071
Figure BDA0003497229780000072
……
Figure BDA0003497229780000073
……
其中，
Figure BDA0003497229780000074
表示第1个入射信号的波达方向的初始值，
Figure BDA0003497229780000075
表示第1个入射信号的方位角的初始估计值，
Figure BDA0003497229780000076
表示第1个入射信号的俯仰角的初始估计值；
Figure BDA0003497229780000077
表示第2个入射信号的波达方向的初始值，
Figure BDA0003497229780000078
表示第2个入射信号的方位角的初始估计值，
Figure BDA00034972297800000730
表示第2个入射信号的俯仰角的初始估计值；
Figure BDA0003497229780000079
Figure BDA00034972297800000710
表示第n个入射信号的波达方向的初始值，
Figure BDA00034972297800000711
表示第n个入射信号的方位角的初始估计值，
Figure BDA00034972297800000712
表示第n个入射信号的俯仰角的初始估计值；
Figure BDA00034972297800000713
表示第1个入射信号的二维导向矢量，
Figure BDA00034972297800000714
表示第2个入射信号的二维导向矢量，
Figure BDA00034972297800000715
表示第n个入射信号的二维导向矢量，X(t)为阵列天线接收到的主瓣内的入射信号(由X00(t)、X01(t)、X10(t)和X11(t)构成)。
Figure BDA00034972297800000716
Figure BDA00034972297800000717
表示
Figure BDA00034972297800000718
的共轭矩阵，
Figure BDA00034972297800000719
表示
Figure BDA00034972297800000720
的共轭矩阵，
Figure BDA00034972297800000721
表示第1个入射信号估计后的二维导向矢量，
Figure BDA00034972297800000722
表示
Figure BDA00034972297800000723
Figure BDA00034972297800000724
的共轭矩阵，
Figure BDA00034972297800000725
表示
Figure BDA00034972297800000726
的共轭矩阵，
Figure BDA00034972297800000727
表示
Figure BDA00034972297800000728
的共轭矩阵，
Figure BDA00034972297800000729
表示第i个入射信号估计后的二维导向矢量。
步骤103：基于各所述入射信号的波达方向的初始值，采用数字波束形成技术生成相应的和波束和相应的差波束。
步骤104：基于各所述入射信号的波达方向的初始值、所述和波束以及所述差波束，采用迭代算法得到各所述入射信号的波达方向的估计值。
所述步骤104，具体包括：
1)基于所述和波束、所述差波束以及所述入射信号，计算和信号和差信号。具体的：
①确定所述和波束的阵列方向图，由所述和波束的阵列方向图和所述入射信号计算和信号；所述和信号的计算公式为：
Figure BDA0003497229780000081
其中，yΣi(t)表示波束主瓣指向第i个入射角时接收的和信号；
Figure BDA0003497229780000082
表示第i个入射角对应的和波束的阵列方向图；X(t)表示入射信号；θ表示方位角；t表示时间。
其中，
Figure BDA0003497229780000083
Figure BDA0003497229780000084
Figure BDA0003497229780000085
表示第p个入射信号的波达方向的初始值；
Figure BDA0003497229780000086
表示第p个入射信号的方位角的初始估计值，
Figure BDA0003497229780000087
表示第p个入射信号的俯仰角的初始估计值；
Figure BDA0003497229780000088
表示第p个入射信号估计后的二维导向矢量；
Figure BDA0003497229780000089
表示
Figure BDA00034972297800000810
Figure BDA00034972297800000811
的共轭矩阵；
Figure BDA00034972297800000812
表示对于波束指向
Figure BDA00034972297800000813
时，
Figure BDA00034972297800000814
处的阵列增益。其中，
Figure BDA00034972297800000815
Figure BDA00034972297800000816
表示对于波束指向
Figure BDA00034972297800000817
时，
Figure BDA00034972297800000818
处的阵列增益，同理，可计算得到
Figure BDA00034972297800000819
②确定所述差波束的阵列方向图，由所述差波束的阵列方向图和所述入射信号计算差信号。所述差信号的计算公式为：
Figure BDA00034972297800000820
其中，yΔi(t)表示波束主瓣指向第i个入射角时接收的差信号；
Figure BDA00034972297800000821
表示第i个入射角对应的差波束的阵列方向图。
其中，
Figure BDA0003497229780000091
Figure BDA0003497229780000092
2)基于所述和信号以及所述差信号构建波达方向迭代方程。所述波达方向迭代方程为：
Figure BDA0003497229780000093
其中，yΣi(t)表示波束主瓣指向第i个入射角时接收的和信号；yΔi(t)表示波束主瓣指向第i个入射角时接收的差信号；Δx天线子阵在x轴方向上的间距；Δy表示天线子阵在y轴方向上的间距；λ表示入射信号的波长；gx表示x轴方向上的衰减系数；gy表示y轴方向上的衰减系数，gy越接近1，成像精度越高，但是这一数值受到信噪比的影响；j表示虚数单位；
Figure BDA0003497229780000094
表示第i个入射信号在上一迭代次数下估计的方位角；
Figure BDA0003497229780000095
表示第i个入射信号在当前迭代次数下估计的方位角；
Figure BDA0003497229780000096
表示第i个入射信号在上一迭代次数下估计的俯仰角；
Figure BDA0003497229780000097
表示第i个入射信号在当前迭代次数下估计的俯仰角。
3)基于各所述入射信号的波达方向的初始值，采用所述波达方向迭代方程，以设定入射角精度为目标，对各所述入射信号的波达方向进行迭代更新，得到各所述入射信号的波达方向的估计值。具体的：
在第一次迭代时，将第一个入射信号的波达方向的初始值输入所述波达方向迭代方程，判断第一个入射信号的波达方向经过第一次迭代后得到的估计值是否小于设定入射角精度ε，若是，则，将第一次迭代后得到的估计值作为第一个入射信号的波达方向的最终的估计值，然后依次对剩余的K-1个入射信号的波达方向进行第一次迭代。当第一次迭代结束后，对未得到最终的估计值的入射信号的波达方向进行估计，并将第一次迭代结束后的估计值作为第二次迭代的初始值输入波达方向迭代方程，依次对剩余的入射信号的波达方向进行第二次迭代，经多次迭代更新，直到得到所有入射信号的波达方向的最终的估计值。
步骤105：根据各所述入射信号的波达方向的估计值确定各所述入射信号对应的灰度。
所述步骤105，具体包括：
根据各所述入射信号的波达方向的估计值确定各所述入射信号的强度幅值；根据各所述入射信号的强度幅值确定各所述入射信号对应的灰度。具体的：
根据迭代后的运算结果(入射信号的波达方向的估计值)分别形成多个锐化波束，分别指向多个回波方向并测量接收到的入射信号的强度幅值σ1，σ2，…，σK，根据强度幅值与灰度等级的对应关系，确定接收到的每个散射点回波信号(入射信号)对应的灰度。其中，第i个入射信号的强度幅值σi的计算公式为：
Figure BDA0003497229780000101
其中，si(t)表示射向阵列天线的第i个入射信号。
步骤106：根据所述入射信号的波达方向的估计值和对应的灰度生成所述观测目标的俯仰-方位二维像。
其中，步骤106，具体包括：
根据所述入射信号的波达方向的估计值
Figure BDA0003497229780000102
和对应的灰度生成所述观测目标的俯仰-方位二维像。生成二维像采用现有的成像方法即可，在此不做限定。
本实施例基于差-和波束的雷达二维角成像方法，将基于差-和信号的波束锐化方法推广到二维情况。在发射探测信号后，遇到波束主瓣内的多个强散射点形成多个入射信号；接收到接收得到回波信号，通过接收端在二维平面自适应形成多个和差波束，分别对各个回波信号进行接收并测量信号幅值，此时波束的指向即为强散射点所在位置，回波信号幅值即为散射强度；进而可以对波束主瓣内的目标进行二维成像。
本发明的基于差-和波束的雷达二维角成像方法，具有如下优点：
该成像方法可以利用单个快拍数据，通过对主瓣内强散射点的幅值测量，转化为灰度值，结合辐射点的方位-俯仰二维信息，进行成像。与ISAR相比，具有成像速度快，对相对运动姿态不敏感的特点，能实现高分辨率成像。
本发明还提供了一种基于差-和波束的雷达二维角成像系统，参见图3，所述系统，包括：
入射信号获取模块201，用于获取阵列天线中各个子阵接收到的主瓣内的入射信号；所述入射信号为所述阵列天线发出探测信号后，在主瓣内的观测目标上每个散射点反射的信号。
初始估算模块202，用于估算各所述入射信号的波达方向的初始值；所述波达方向采用入射角度表征；所述入射角度包括方位角和俯仰角。
和差波束生成模块203，用于基于各所述入射信号的波达方向的初始值，采用数字波束形成技术生成相应的和波束和相应的差波束。
波达方向估计模块204，用于基于各所述入射信号的波达方向的初始值、所述和波束以及所述差波束，采用迭代算法得到各所述入射信号的波达方向的估计值。
灰度确定模块205，用于根据各所述入射信号的波达方向的估计值确定各所述入射信号对应的灰度。
二维成像模块206，用于根据所述入射信号的波达方向的估计值和对应的灰度生成所述观测目标的俯仰-方位二维像。
在一个示例中，所述灰度确定模块205，具体包括：
幅值确定单元，用于根据各所述入射信号的波达方向的估计值确定各所述入射信号的强度幅值。
灰度计算单元，用于根据各所述入射信号的强度幅值确定各所述入射信号对应的灰度。
在一个示例中，所述波达方向估计模块204，具体包括：
和差信号计算单元，用于基于所述和波束、所述差波束以及所述入射信号，计算和信号和差信号。
迭代方程确定单元，用于基于所述和信号以及所述差信号构建波达方向迭代方程。
迭代更新单元，用于基于各所述入射信号的波达方向的初始值，采用所述波达方向迭代方程，以设定入射角精度为目标，对各所述入射信号的波达方向进行迭代更新，得到各所述入射信号的波达方向的估计值。
在一个示例中，所述和差信号计算单元，具体包括：
和信号计算子单元，用于确定所述和波束的阵列方向图，由所述和波束的阵列方向图和所述入射信号计算和信号。
差信号计算子单元，用于确定所述差波束的阵列方向图，由所述差波束的阵列方向图和所述入射信号计算差信号。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于差-和波束的雷达二维角成像方法，其特征在于，包括：
获取阵列天线中各个子阵接收到的主瓣内的入射信号；所述入射信号为所述阵列天线发出探测信号后，在主瓣内的观测目标上每个散射点反射的信号；
估算各所述入射信号的波达方向的初始值；所述波达方向采用入射角度表征；所述入射角度包括方位角和俯仰角；
基于各所述入射信号的波达方向的初始值，采用数字波束形成技术生成相应的和波束和相应的差波束；
基于各所述入射信号的波达方向的初始值、所述和波束以及所述差波束，采用迭代算法得到各所述入射信号的波达方向的估计值；
根据各所述入射信号的波达方向的估计值确定各所述入射信号对应的灰度；
根据所述入射信号的波达方向的估计值和对应的灰度生成所述观测目标的俯仰-方位二维像。
2.根据权利要求1所述的一种基于差-和波束的雷达二维角成像方法，其特征在于，所述根据各所述入射信号的波达方向的估计值确定各所述入射信号对应的灰度，具体包括：
根据各所述入射信号的波达方向的估计值确定各所述入射信号的强度幅值；
根据各所述入射信号的强度幅值确定各所述入射信号对应的灰度。
3.根据权利要求1所述的一种基于差-和波束的雷达二维角成像方法，其特征在于，所述基于各所述入射信号的波达方向的初始值、所述和波束以及所述差波束，采用迭代算法得到各所述入射信号的波达方向的估计值，具体包括：
基于所述和波束、所述差波束以及所述入射信号，计算和信号和差信号；
基于所述和信号以及所述差信号构建波达方向迭代方程；
基于各所述入射信号的波达方向的初始值，采用所述波达方向迭代方程，以设定入射角精度为目标，对各所述入射信号的波达方向进行迭代更新，得到各所述入射信号的波达方向的估计值。
4.根据权利要求3所述的一种基于差-和波束的雷达二维角成像方法，其特征在于，所述基于所述和波束、所述差波束以及所述入射信号，计算和信号和差信号，具体包括：
确定所述和波束的阵列方向图，由所述和波束的阵列方向图和所述入射信号计算和信号；
确定所述差波束的阵列方向图，由所述差波束的阵列方向图和所述入射信号计算差信号。
5.根据权利要求4所述的一种基于差-和波束的雷达二维角成像方法，其特征在于，所述和信号的计算公式为：
Figure FDA0003497229770000021
其中，yΣi(t)表示波束主瓣指向第i个入射角时接收的和信号；
Figure FDA0003497229770000022
表示第i个入射角对应的和波束的阵列方向图；X(t)表示入射信号；θ表示方位角；t表示时间；
所述差信号的计算公式为：
Figure FDA0003497229770000023
其中，yΔi(t)表示波束主瓣指向第i个入射角时接收的差信号；
Figure FDA0003497229770000024
表示第i个入射角对应的差波束的阵列方向图。
6.根据权利要求3所述的一种基于差-和波束的雷达二维角成像方法，其特征在于，所述波达方向迭代方程为：
Figure FDA0003497229770000025
其中，yΣi(t)表示波束主瓣指向第i个入射角时接收的和信号；yΔi(t)表示波束主瓣指向第i个入射角时接收的差信号；Δx天线子阵在x轴方向上的间距；Δy表示天线子阵在y轴方向上的间距；λ表示入射信号的波长；gx表示x轴方向上的衰减系数；gy表示y轴方向上的衰减系数；j表示虚数单位；
Figure FDA0003497229770000026
表示第i个入射信号在上一迭代次数下估计的方位角；
Figure FDA0003497229770000027
表示第i个入射信号在当前迭代次数下估计的方位角；
Figure FDA0003497229770000028
表示第i个入射信号在上一迭代次数下估计的俯仰角；
Figure FDA0003497229770000029
表示第i个入射信号在当前迭代次数下估计的俯仰角。
7.一种基于差-和波束的雷达二维角成像系统，其特征在于，包括：
入射信号获取模块，用于获取阵列天线中各个子阵接收到的主瓣内的入射信号；所述入射信号为所述阵列天线发出探测信号后，在主瓣内的观测目标上每个散射点反射的信号；
初始估算模块，用于估算各所述入射信号的波达方向的初始值；所述波达方向采用入射角度表征；所述入射角度包括方位角和俯仰角；
和差波束生成模块，用于基于各所述入射信号的波达方向的初始值，采用数字波束形成技术生成相应的和波束和相应的差波束；
波达方向估计模块，用于基于各所述入射信号的波达方向的初始值、所述和波束以及所述差波束，采用迭代算法得到各所述入射信号的波达方向的估计值；
灰度确定模块，用于根据各所述入射信号的波达方向的估计值确定各所述入射信号对应的灰度；
二维成像模块，用于根据所述入射信号的波达方向的估计值和对应的灰度生成所述观测目标的俯仰-方位二维像。
8.根据权利要求7所述的一种基于差-和波束的雷达二维角成像系统，其特征在于，所述灰度确定模块，具体包括：
幅值确定单元，用于根据各所述入射信号的波达方向的估计值确定各所述入射信号的强度幅值；
灰度计算单元，用于根据各所述入射信号的强度幅值确定各所述入射信号对应的灰度。
9.根据权利要求7所述的一种基于差-和波束的雷达二维角成像系统，其特征在于，所述波达方向估计模块，具体包括：
和差信号计算单元，用于基于所述和波束、所述差波束以及所述入射信号，计算和信号和差信号；
迭代方程确定单元，用于基于所述和信号以及所述差信号构建波达方向迭代方程；
迭代更新单元，用于基于各所述入射信号的波达方向的初始值，采用所述波达方向迭代方程，以设定入射角精度为目标，对各所述入射信号的波达方向进行迭代更新，得到各所述入射信号的波达方向的估计值。
10.根据权利要求9所述的一种基于差-和波束的雷达二维角成像方法，其特征在于，所述和差信号计算单元，具体包括：
和信号计算子单元，用于确定所述和波束的阵列方向图，由所述和波束的阵列方向图和所述入射信号计算和信号；
差信号计算子单元，用于确定所述差波束的阵列方向图，由所述差波束的阵列方向图和所述入射信号计算差信号。
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