CN115201821A - 基于强目标成像对消的小目标检测方法 - Google Patents

基于强目标成像对消的小目标检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光学成像、微波成像、雷达探测、声呐、超声成像以及基于声、光、电、磁等媒介的目标探测、成像识别、无线通信技术领域，具体涉及一种基于强目标成像对消的小目标检测方法及其在上述各领域中的应用。本发明方法基于透镜成像原理，根据阵列单元接收到的回波信号，通过成像处理和成像对消，从而增强对小目标的检测能力。本方法具有适用范围广、运算量低、硬件成本低、成像速度快、可兼容远、中、近不同距离等优点，可广泛应用于光学成像、微波成像、雷达探测、声呐、超声成像以及声、光、电、磁等为媒介的目标探测、成像识别、无线通信领域。

Description

基于强目标成像对消的小目标检测方法
技术领域
本发明涉及光学成像、微波成像、雷达探测、声呐、超声成像以及基于声、光、电、磁等媒介的目标探测、成像识别、无线通信技术领域，具体涉及一种基于强目标成像对消的小目标检测方法及其在上述各领域中的应用。
背景技术
在雷达和通信等领域，当存在强目标和强干扰信号时，为了检测被强目标和强干扰信号掩盖的小信号，通常采用旁瓣对消、自适应零陷等技术对强目标和强干扰信号进行抑制。然而，采用旁瓣对消技术，需要额外的附加阵列天线，从而造成硬件成本的增加；而采用自适应零陷技术，虽然实现了强信号的抑制，但同时也对相同角度位置的其他信号进行了抑制，并且自适应零陷技术对算法、硬件均有较高的要求。
鉴于以上情况，如何在不增加硬件成本的条件下，开发一种效果更好的强目标和干扰抑制新技术，以便在不降低小信号信噪比的情况下，同时实现大信号抑制与小信号检测，已成为本领域亟待解决的重要技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够在不增加硬件成本、不降低小信号信噪比的情况下，同时实现大信号抑制与小信号检测的强目标和干扰抑制新方法。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明方法基于透镜成像原理，首先对阵列接收到的回波信号进行和波束成像与差波束成像处理；然后通过和波束像对强目标及干扰进行检测，通过差波束像精确测定强目标及干扰的角度坐标；在此基础上，计算仅有强目标及干扰时的阵面复口径场分布及其和波束像与差波束像；进而通过像场对消处理，降低强目标及干扰的影响，实现对小目标的检测和精确测角。
具体而言，本发明基于强目标成像对消的小目标检测方法包括下述步骤：
步骤一：对阵列接收到的回波信号进行和波束成像，对强目标及干扰进行检测；
步骤二：对阵列接收到的回波信号进行差波束成像，获取强目标及干扰的精确角度坐标；
步骤三：根据强目标及干扰的精确角度坐标，计算仅有单位强度强目标及干扰时对应的阵面复口径场分布；
步骤四：根据单位强度强目标及干扰对应的阵面复口径场分布，计算单位强度强目标及干扰的和波束像与差波束像；
步骤五：根据原始和波束像，对强目标及干扰的和波束像与差波束像进行幅度和相位校准；
步骤六：根据校准后的强目标及干扰的和波束像与差波束像，对原始和波束像与差波束像进行对消处理；
步骤七：对对消处理后的和波束像与差波束像进行目标检测和精确测角，获得小目标及其坐标信息。
进一步地，根据本发明的一些实施例，本发明方法中步骤一对阵列接收到的回波信号进行和波束成像，对强目标及干扰进行检测包括：
(1)采用高效并行算法，对和波束幅度、相位加权后的阵列信号进行快速成像处理，其算法如下：
Figure BDA0003762054190000021
其中，E∑(ωδ，ωσ)为原始和波束像，ωδ、ωσ为谱坐标，
Figure BDA0003762054190000022
表示高效并行算法函数，E为阵列接收到的回波信号，A∑为和波束对应的阵面复加权系数，φF为聚焦相位加权系数，j为虚数单位，e为欧拉常数；
其中，聚焦相位加权系数φF的计算公式为：
Figure BDA0003762054190000023
其中，ηx、ηy为阵列属性参数，
Figure BDA0003762054190000024
为波数，λ为波长，π为圆周率，(x,y)为阵列单元的坐标，R为目标斜距；
(2)针对上步得到的原始和波束像，采用恒虚警法进行目标检测，当像场值与噪声门限的比值大于系统检测信噪比SNR时，认为在该像场位置检测到目标，其中，噪声门限采用单元平均法获得，其计算公式如下：
Figure BDA0003762054190000031
其中，
Figure BDA0003762054190000032
为噪声门限，Ei为第i个单元的像场值，Ω为取平均运算的单元数量，符号∑代表求和运算；对检测到的目标采用比幅法测定其坐标，即用目标像的最大值方向作为目标的角度坐标；
提取强目标及干扰的角度坐标和强度信息，建立和波束像的强目标及干扰信息数据库
Figure BDA0003762054190000033
其中，
Figure BDA0003762054190000034
为强目标及干扰x方向的像场扫描角坐标，
Figure BDA0003762054190000035
为强目标及干扰y方向的像场扫描角坐标，σ∑为强目标及干扰的像场强度信息，即幅度峰值位置对应的像场值。
进一步地，上述方法中所述高效并行算法函数为二维或三维FFT、IFFT、非均匀FFT、稀疏FFT；
所述阵列属性参数，若阵列某一方向的阵列单元同时接收目标信号，则选择该方向的阵列属性参数值为1；若阵列某一方向的阵列单元依次发射和接收目标信号，则选择该方向的阵列属性参数值为2；
当进行远距离目标成像计算时，选择目标斜距R＝∞；
针对IFFT类的高效并行算法，像场扫描角坐标
Figure BDA0003762054190000036
的计算公式为：
Figure BDA0003762054190000037
针对FFT类的高效并行算法，像场扫描角坐标
Figure BDA0003762054190000038
的计算公式为：
Figure BDA0003762054190000041
其中，
Figure BDA0003762054190000042
分别为强目标及干扰像场最大值对应的谱坐标，Δx、Δy分别为阵列单元x方向和y方向的单元间距，sin-1表示反正弦函数。
进一步地，根据本发明的一些实施例，本发明方法中步骤二对阵列接收到的回波信号进行差波束成像，获取强目标及干扰的精确角度坐标包括：
(1)采用高效并行算法，对差波束幅度、相位加权后的阵列信号进行快速成像处理，其算法如下：
Figure BDA0003762054190000043
其中，EΔ(ωδ，ωσ)为原始差波束像，ωδ、ωσ为谱坐标，
Figure BDA0003762054190000044
表示高效并行算法函数，E为阵列接收到的回波信号，AΔ为差波束对应的阵面复加权系数，φF为聚焦相位加权系数，j为虚数单位，e为欧拉常数；
其中，聚焦相位加权系数φF的计算公式为：
Figure BDA0003762054190000045
其中，ηx、ηy为阵列属性参数，
Figure BDA0003762054190000046
为波数，λ为波长，π为圆周率，(x,y)为阵列单元的坐标，R为目标斜距；
(2)针对上步得到的原始差波束像，结合和波束像的强目标及干扰信息数据库
Figure BDA0003762054190000047
通过差波束像的零陷位置精确测定强目标及干扰的像场扫描角坐标，建立高测角精度的强目标及干扰信息数据库
Figure BDA0003762054190000048
其中，
Figure BDA0003762054190000049
为强目标及干扰x方向的高精度像场扫描角坐标，
Figure BDA00037620541900000410
为强目标及干扰y方向的高精度像场扫描角坐标，σ∑为强目标及干扰的像场强度信息，即幅度峰值位置对应的像场值。
进一步地，上述方法中针对IFFT类的高效并行算法，高精度像场扫描角坐标
Figure BDA0003762054190000051
的计算公式为：
Figure BDA0003762054190000052
针对FFT类的高效并行算法，高精度像场扫描角坐标
Figure BDA0003762054190000053
的计算公式为：
Figure BDA0003762054190000054
其中，
Figure BDA0003762054190000055
分别为强目标及干扰差波束像零陷对应的谱坐标；Δx、Δy分别为阵列单元x方向和y方向的单元间距，符号sin-1表示反正弦函数。
进一步地，根据本发明的一些实施例，本发明方法中步骤三根据强目标及干扰的精确角度坐标，计算仅有单位强度强目标及干扰时对应的阵面复口径场分布，其算法如下：
Figure BDA0003762054190000056
其中，A为仅有单位强度强目标及干扰时的阵面复口径场，
Figure BDA0003762054190000057
为第i个强目标及干扰的高精度像场扫描角坐标，符号∑表示求和运算，符号sin表示正弦函数。
进一步地，根据本发明的一些实施例，本发明方法中步骤四根据单位强度强目标及干扰对应的阵面复口径场分布，计算单位强度强目标及干扰的和波束像与差波束像，其算法如下：
Figure BDA0003762054190000058
其中，E′∑(ωδ，ωσ)、E′Δ(ωδ，ωσ)分别为仅有单位强度强目标及干扰时的和波束像与差波束像。
进一步地，根据本发明的一些实施例，本发明方法中步骤五根据原始和波束像，对强目标及干扰的和波束像与差波束像进行幅度和相位校准包括：
(1)针对仅有单位强度强目标及干扰时的差波束像E′Δ(ωδ，ωσ)，结合强目标及干扰的高精度像场扫描角坐标
Figure BDA0003762054190000061
提取仅有单位强度强目标及干扰时的像场强度信息σ，建立单位强度强目标及干扰信息数据库
Figure BDA0003762054190000062
(2)对仅有强目标及干扰时的阵面复口径场进行幅度和相位校准，其计算公式如下：
Figure BDA0003762054190000063
其中，
Figure BDA0003762054190000064
为幅度和相位校准后的仅有强目标及干扰时的阵面复口径场，
Figure BDA0003762054190000065
为原始和波束像第i个强目标及干扰的像场强度信息，σi为仅有单位强度强目标及干扰时第i个强目标及干扰的像场强度信息；
(3)对幅度和相位校准后的仅有强目标及干扰时的阵面复口径场进行和波束成像与差波束成像，其算法如下：
Figure BDA0003762054190000066
其中，
Figure BDA0003762054190000067
分别为仅有强目标及干扰时的和波束像与差波束像。
进一步地，根据本发明的一些实施例，本发明方法中步骤六根据校准后的强目标及干扰的和波束像与差波束像，对原始和波束像与差波束像进行对消处理，其算法如下：
Figure BDA0003762054190000071
其中，
Figure BDA0003762054190000072
分别为对消处理后的和波束像与差波束像，E∑(ωδ，ωσ)、EΔ(ωδ，ωσ)分别为原始和波束像与差波束像；
Figure BDA0003762054190000073
分别为仅有强目标及干扰时的和波束像与差波束像；
当仅有一个强目标或干扰时，还可以跳过强目标及干扰的阵面复口径场的幅度和相位校准步骤，直接进行像场对消处理，从而简化过程：
Figure BDA0003762054190000074
其中，E′∑(ωδ，ωσ)、E′Δ(ωδ，ωσ)分别为仅有单位强度强目标及干扰时的和波束像与差波束像，σ∑为原始和波束像的强目标及干扰的像场强度信息，σ为仅有单位强度强目标及干扰时的像场强度信息。
进一步地，根据本发明的一些实施例，本发明方法中步骤七对对消处理后的和波束像与差波束像进行目标检测和精确测角，获得小目标及其坐标信息包括：
(1)对对消处理后的和波束像，采用恒虚警法进行目标检测，当像场值与噪声门限的比值大于系统检测信噪比SNR时，认为在该像场位置检测到目标，其中，噪声门限采用单元平均法获得，其计算公式如下：
Figure BDA0003762054190000075
其中，
Figure BDA0003762054190000076
为噪声门限，Ei为第i个单元的像场值，Ω为取平均运算的单元数量，符号∑代表求和运算；对检测到的目标采用比幅法测定其坐标，即用目标像的最大值方向作为目标的角度坐标；提取其他目标的角度坐标和强度信息，并将目标信息补充至目标和干扰信息数据库；
(2)对对消处理后的差波束像，结合上步的目标和干扰信息数据库信息，通过差波束像的零陷位置精确测定其他目标的像场扫描角坐标，并将所得信息更新至目标和干扰信息数据库。
此外，本发明还涉及上述方法在光学成像、微波成像、雷达探测、声呐、超声成像以及基于声、光、电、磁的目标探测、成像识别、无线通信领域中的应用。
本发明的有益效果为：
本发明方法可广泛应用于以声、光、电、磁等为媒介的目标探测及无线通信技术领域，当探测媒介为电磁波时，本技术适用于微波成像、雷达探测、无线通信、合成孔径雷达、逆合成孔径雷达；当探测媒介为声波、超声波时，本技术适用于声呐、超声成像、合成孔径声呐；当探测媒介为光时，本技术适用于光学成像、合成孔径光学成像，综上可以看出，本发明方法具有重大的实际应用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面对实施例描述中需要使用的附图作简要介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明中记载的一些实施例，而不是全部实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明方法的流程框图。
图2为利用本发明方法的成像对消验证结果，其中：左图为成像对消前的像场，右图为成像对消后的像场。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
同时，应理解，本发明的保护范围并不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。
实施例1：一种基于强目标成像对消的小目标检测方法(参见附图1)
本方法基于透镜成像原理，首先对阵列接收到的回波信号进行和波束成像与差波束成像处理；然后通过和波束像对强目标及干扰进行检测，通过差波束像精确测定强目标及干扰的角度坐标；在此基础上，计算仅有强目标及干扰时的阵面复口径场分布及其和波束像与差波束像；进而通过像场对消处理，降低强目标及干扰的影响，实现对小目标的检测和精确测角。
本方法包括下述步骤：
步骤一：对阵列接收到的回波信号进行和波束成像，对强目标及干扰进行检测；
(1)采用高效并行算法，对和波束幅度、相位加权后的阵列信号进行快速成像处理，其算法如下：
Figure BDA0003762054190000091
其中，E∑(ωδ，ωσ)为原始和波束像，ωδ、ωσ为谱坐标，
Figure BDA0003762054190000094
表示高效并行算法函数(二维或三维FFT、IFFT、非均匀FFT、稀疏FFT)，E为阵列接收到的回波信号，A∑为和波束对应的阵面复加权系数，φF为聚焦相位加权系数，j为虚数单位，e为欧拉常数；
其中，聚焦相位加权系数φF的计算公式为：
Figure BDA0003762054190000092
其中，ηx、ηy为阵列属性参数，若阵列某一方向的阵列单元同时接收目标信号，则选择该方向的阵列属性参数值为1；若阵列某一方向的阵列单元依次发射和接收目标信号，则选择该方向的阵列属性参数值为2；
Figure BDA0003762054190000093
为波数，λ为波长，π为圆周率，(x,y)为阵列单元的坐标，R为目标斜距，当进行远距离目标成像计算时，选择目标斜距R＝∞。
(2)针对上步得到的原始和波束像，采用恒虚警法进行目标检测，当像场值与噪声门限的比值大于系统检测信噪比SNR时，认为在该像场位置检测到目标，其中，噪声门限采用单元平均法获得，其计算公式如下：
Figure BDA0003762054190000101
其中，
Figure BDA0003762054190000102
为噪声门限，Ei为第i个单元的像场值，Ω为取平均运算的单元数量，符号∑代表求和运算；对检测到的目标采用比幅法测定其坐标，即用目标像的最大值方向作为目标的角度坐标；
提取强目标及干扰的角度坐标和强度信息，建立和波束像的强目标及干扰信息数据库
Figure BDA0003762054190000103
其中，
Figure BDA0003762054190000104
为强目标及干扰x方向的像场扫描角坐标，
Figure BDA0003762054190000105
为强目标及干扰y方向的像场扫描角坐标，σ∑为强目标及干扰的像场强度信息，即幅度峰值位置对应的像场值；
针对IFFT类的高效并行算法，像场扫描角坐标
Figure BDA0003762054190000106
的计算公式为：
Figure BDA0003762054190000107
针对FFT类的高效并行算法，像场扫描角坐标
Figure BDA0003762054190000108
的计算公式为：
Figure BDA0003762054190000109
其中，
Figure BDA00037620541900001010
分别为强目标及干扰像场最大值对应的谱坐标，Δx、Δy分别为阵列单元x方向和y方向的单元间距，sin-1表示反正弦函数。
步骤二：对阵列接收到的回波信号进行差波束成像，获取强目标及干扰的精确角度坐标；
(1)采用高效并行算法，对差波束幅度、相位加权后的阵列信号进行快速成像处理，其算法如下：
Figure BDA0003762054190000111
其中，EΔ(ωδ，ωσ）为原始差波束像，ωδ、ωσ为谱坐标，
Figure BDA0003762054190000112
表示高效并行算法函数(二维或三维FFT、IFFT、非均匀FFT、稀疏FFT)，E为阵列接收到的回波信号，AΔ为差波束对应的阵面复加权系数，φF为聚焦相位加权系数，j为虚数单位，e为欧拉常数；
其中，聚焦相位加权系数φF的计算公式为：
Figure BDA0003762054190000113
其中，ηx、ηy为阵列属性参数，
Figure BDA0003762054190000114
为波数，λ为波长，π为圆周率，(x,y)为阵列单元的坐标，R为目标斜距，当进行远距离目标成像计算时，选择目标斜距R＝∞。
(2)针对上步得到的原始差波束像，结合和波束像的强目标及干扰信息数据库
Figure BDA0003762054190000115
通过差波束像的零陷位置精确测定强目标及干扰的像场扫描角坐标，建立高测角精度的强目标及干扰信息数据库
Figure BDA0003762054190000116
其中，
Figure BDA0003762054190000117
为强目标及干扰x方向的高精度像场扫描角坐标，
Figure BDA0003762054190000118
为强目标及干扰y方向的高精度像场扫描角坐标，σ∑为强目标及干扰的像场强度信息，即幅度峰值位置对应的像场值；
针对IFFT类的高效并行算法，高精度像场扫描角坐标
Figure BDA0003762054190000119
的计算公式为：
Figure BDA00037620541900001110
针对FFT类的高效并行算法，高精度像场扫描角坐标
Figure BDA0003762054190000121
的计算公式为：
Figure BDA0003762054190000122
其中，
Figure BDA0003762054190000123
分别为强目标及干扰差波束像零陷对应的谱坐标；Δx、Δy分别为阵列单元x方向和y方向的单元间距，符号sin-1表示反正弦函数。
步骤三：根据强目标及干扰的精确角度坐标，计算仅有单位强度强目标及干扰时对应的阵面复口径场分布，其算法如下：
Figure BDA0003762054190000124
其中，A为仅有单位强度强目标及干扰时的阵面复口径场，
Figure BDA0003762054190000125
为第i个强目标及干扰的高精度像场扫描角坐标，符号∑表示求和运算，符号sin表示正弦函数。
步骤四：根据单位强度强目标及干扰对应的阵面复口径场分布，计算单位强度强目标及干扰的和波束像与差波束像，其算法如下：
Figure BDA0003762054190000126
其中，E′∑(ωδ，ωσ)、E′Δ(ωδ，ωσ）分别为仅有单位强度强目标及干扰时的和波束像与差波束像。
步骤五：根据原始和波束像，对强目标及干扰的和波束像与差波束像进行幅度和相位校准；
(1)针对仅有单位强度强目标及干扰时的差波束像E′Δ(ωδ，ωσ)，结合强目标及干扰的高精度像场扫描角坐标
Figure BDA0003762054190000127
提取仅有单位强度强目标及干扰时的像场强度信息σ，建立单位强度强目标及干扰信息数据库
Figure BDA0003762054190000131
(2)对仅有强目标及干扰时的阵面复口径场进行幅度和相位校准，其计算公式如下：
Figure BDA0003762054190000132
其中，
Figure BDA0003762054190000133
为幅度和相位校准后的仅有强目标及干扰时的阵面复口径场，
Figure BDA0003762054190000134
为原始和波束像第i个强目标及干扰的像场强度信息，σi为仅有单位强度强目标及干扰时第i个强目标及干扰的像场强度信息；
(3)对幅度和相位校准后的仅有强目标及干扰时的阵面复口径场进行和波束成像与差波束成像，其算法如下：
Figure BDA0003762054190000135
其中，
Figure BDA0003762054190000136
分别为仅有强目标及干扰时的和波束像与差波束像。
步骤六：根据校准后的强目标及干扰的和波束像与差波束像，对原始和波束像与差波束像进行对消处理，其算法如下：
Figure BDA0003762054190000137
其中，
Figure BDA0003762054190000138
分别为对消处理后的和波束像与差波束像，E∑(ωδ，ωσ)、EΔ(ωδ，ωσ)分别为原始和波束像与差波束像；
Figure BDA0003762054190000139
分别为仅有强目标及干扰时的和波束像与差波束像；
当仅有一个强目标或干扰时，还可以跳过强目标及干扰的阵面复口径场的幅度和相位校准步骤，直接进行像场对消处理，从而简化过程：
Figure BDA0003762054190000141
其中，E′∑(ωδ，ωσ)、E′Δ(ωδ，ωσ)分别为仅有单位强度强目标及干扰时的和波束像与差波束像，σ∑为原始和波束像的强目标及干扰的像场强度信息，σ为仅有单位强度强目标及干扰时的像场强度信息。
步骤七：对对消处理后的和波束像与差波束像进行目标检测和精确测角，获得小目标及其坐标信息；
(1)对对消处理后的和波束像，采用恒虚警法进行目标检测，当像场值与噪声门限的比值大于系统检测信噪比SNR时，认为在该像场位置检测到目标，其中，噪声门限采用单元平均法获得，其计算公式如下：
Figure BDA0003762054190000142
其中，
Figure BDA0003762054190000143
为噪声门限，Ei为第i个单元的像场值，Ω为取平均运算的单元数量，符号∑代表求和运算；对检测到的目标采用比幅法测定其坐标，即用目标像的最大值方向作为目标的角度坐标；提取其他目标的角度坐标和强度信息，并将目标信息补充至目标和干扰信息数据库；
(2)对对消处理后的差波束像，结合上步的目标和干扰信息数据库信息，通过差波束像的零陷位置精确测定其他目标的像场扫描角坐标，并将所得信息更新至目标和干扰信息数据库。
实施例2：本方法(实施例1方法)用于强干扰掩盖下的小目标检测效果验证试验(参见附图2)
试验条件：目标模型为幅度为10的强干扰以及幅度为0.05的小目标，干扰的扫描角坐标为(25°，26°)，目标的扫描角坐标为(25°，20°)，目标和干扰均距离阵列中心10km，阵列孔径为0.465m×0.465m，单元间距为半波长，探测信号频率为30GHz，模拟常规相控阵系统，仿真时选取ηx＝1、ηy＝1，干扰成像对消前像场见附图2(左图)，干扰成像对消后像场见附图2(右图)，通过干扰成像对消，能够顺利检测出原来被干扰所掩盖的小目标。
本发明中的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的部分互相参见即可。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、替换等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (11)

1.一种基于强目标成像对消的小目标检测方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
步骤一：对阵列接收到的回波信号进行和波束成像，对强目标及干扰进行检测；
步骤二：对阵列接收到的回波信号进行差波束成像，获取强目标及干扰的精确角度坐标；
步骤三：根据强目标及干扰的精确角度坐标，计算仅有单位强度强目标及干扰时对应的阵面复口径场分布；
步骤四：根据单位强度强目标及干扰对应的阵面复口径场分布，计算单位强度强目标及干扰的和波束像与差波束像；
步骤五：根据原始和波束像，对强目标及干扰的和波束像与差波束像进行幅度和相位校准；
步骤六：根据校准后的强目标及干扰的和波束像与差波束像，对原始和波束像与差波束像进行对消处理；
步骤七：对对消处理后的和波束像与差波束像进行目标检测和精确测角，获得小目标及其坐标信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一对阵列接收到的回波信号进行和波束成像，对强目标及干扰进行检测包括：
(1)采用高效并行算法，对和波束幅度、相位加权后的阵列信号进行快速成像处理，其算法如下：
Figure FDA0003762054180000011
其中，EΣ(ωδ，ωσ)为原始和波束像，ωδ、ωσ为谱坐标，
Figure FDA0003762054180000012
表示高效并行算法函数，E为阵列接收到的回波信号，A∑为和波束对应的阵面复加权系数，φF为聚焦相位加权系数，j为虚数单位，e为欧拉常数；
其中，聚焦相位加权系数φF的计算公式为：
Figure FDA0003762054180000013
其中，ηx、ηy为阵列属性参数，
Figure FDA0003762054180000021
为波数，λ为波长，π为圆周率，(x,y)为阵列单元的坐标，R为目标斜距；
(2)针对上步得到的原始和波束像，采用恒虚警法进行目标检测；
提取强目标及干扰的角度坐标和强度信息，建立和波束像的强目标及干扰信息数据库
Figure FDA0003762054180000022
其中，
Figure FDA0003762054180000023
为强目标及干扰x方向的像场扫描角坐标，
Figure FDA0003762054180000024
为强目标及干扰y方向的像场扫描角坐标，σ∑为强目标及干扰的像场强度信息，即幅度峰值位置对应的像场值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述高效并行算法函数为二维或三维FFT、IFFT、非均匀FFT、稀疏FFT；
所述阵列属性参数，若阵列某一方向的阵列单元同时接收目标信号，则选择该方向的阵列属性参数值为1；若阵列某一方向的阵列单元依次发射和接收目标信号，则选择该方向的阵列属性参数值为2；
当进行远距离目标成像计算时，选择目标斜距R＝∞；
针对IFFT类的高效并行算法，像场扫描角坐标
Figure FDA0003762054180000025
的计算公式为：
Figure FDA0003762054180000026
针对FFT类的高效并行算法，像场扫描角坐标
Figure FDA0003762054180000027
的计算公式为：
Figure FDA0003762054180000028
其中，
Figure FDA0003762054180000029
分别为强目标及干扰像场最大值对应的谱坐标，Δx、Δy分别为阵列单元x方向和y方向的单元间距，sin-1表示反正弦函数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤二对阵列接收到的回波信号进行差波束成像，获取强目标及干扰的精确角度坐标包括：
(1)采用高效并行算法，对差波束幅度、相位加权后的阵列信号进行快速成像处理，其算法如下：
Figure FDA0003762054180000031
其中，EΔ(ωδ，ωσ)为原始差波束像，ωδ、ωσ为谱坐标，
Figure FDA0003762054180000032
表示高效并行算法函数，E为阵列接收到的回波信号，AΔ为差波束对应的阵面复加权系数，φF为聚焦相位加权系数，j为虚数单位，e为欧拉常数；
其中，聚焦相位加权系数φF的计算公式为：
Figure FDA0003762054180000033
其中，ηx、ηy为阵列属性参数，
Figure FDA0003762054180000034
为波数，λ为波长，π为圆周率，(x,y)为阵列单元的坐标，R为目标斜距；
(2)针对上步得到的原始差波束像，结合和波束像的强目标及干扰信息数据库
Figure FDA0003762054180000035
通过差波束像的零陷位置精确测定强目标及干扰的像场扫描角坐标；
建立高测角精度的强目标及干扰信息数据库
Figure FDA0003762054180000036
其中，
Figure FDA0003762054180000037
为强目标及干扰x方向的高精度像场扫描角坐标，
Figure FDA0003762054180000038
为强目标及干扰y方向的高精度像场扫描角坐标，σ∑为强目标及干扰的像场强度信息，即幅度峰值位置对应的像场值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，针对IFFT类的高效并行算法，高精度像场扫描角坐标
Figure FDA0003762054180000039
的计算公式为：
Figure FDA00037620541800000310
针对FFT类的高效并行算法，高精度像场扫描角坐标
Figure FDA0003762054180000041
的计算公式为：
Figure FDA0003762054180000042
其中，
Figure FDA0003762054180000043
分别为强目标及干扰差波束像零陷对应的谱坐标；Δx、Δy分别为阵列单元x方向和y方向的单元间距，符号sin-1表示反正弦函数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤三根据强目标及干扰的精确角度坐标，计算仅有单位强度强目标及干扰时对应的阵面复口径场分布，其算法如下：
Figure FDA0003762054180000044
其中，A为仅有单位强度强目标及干扰时的阵面复口径场，
Figure FDA0003762054180000045
为第i个强目标及干扰的高精度像场扫描角坐标，符号∑表示求和运算，符号sin表示正弦函数。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤四根据单位强度强目标及干扰对应的阵面复口径场分布，计算单位强度强目标及干扰的和波束像与差波束像，其算法如下：
Figure FDA0003762054180000046
其中，E′∑(ωδ，ωσ)、E′Δ(ωδ，ωσ)分别为仅有单位强度强目标及干扰时的和波束像与差波束像。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤五根据原始和波束像，对强目标及干扰的和波束像与差波束像进行幅度和相位校准包括：
(1)针对仅有单位强度强目标及干扰时的差波束像E′∑(ωg，ωσ)，结合强目标及干扰的高精度像场扫描角坐标
Figure FDA0003762054180000051
提取仅有单位强度强目标及干扰时的像场强度信息σ，建立单位强度强目标及干扰信息数据库
Figure FDA0003762054180000052
(2)对仅有强目标及干扰时的阵面复口径场进行幅度和相位校准，其计算公式如下：
Figure FDA0003762054180000053
其中，
Figure FDA0003762054180000054
为幅度和相位校准后的仅有强目标及干扰时的阵面复口径场，
Figure FDA0003762054180000055
为原始和波束像第i个强目标及干扰的像场强度信息，σi为仅有单位强度强目标及干扰时第i个强目标及干扰的像场强度信息；
(3)对幅度和相位校准后的仅有强目标及干扰时的阵面复口径场进行和波束成像与差波束成像，其算法如下：
Figure FDA0003762054180000056
其中，
Figure FDA0003762054180000057
分别为仅有强目标及干扰时的和波束像与差波束像。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤六根据校准后的强目标及干扰的和波束像与差波束像，对原始和波束像与差波束像进行对消处理，其算法如下：
Figure FDA0003762054180000058
其中，
Figure FDA0003762054180000059
分别为对消处理后的和波束像与差波束像，E′∑(ωδ，ωσ)、EΔ(ωδ，ωσ)分别为原始和波束像与差波束像；
Figure FDA00037620541800000510
分别为仅有强目标及干扰时的和波束像与差波束像。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤七对对消处理后的和波束像与差波束像进行目标检测和精确测角，获得小目标及其坐标信息包括：
(1)对对消处理后的和波束像，采用恒虚警法进行目标检测，提取其他目标的角度坐标和强度信息，并将目标信息补充至目标和干扰信息数据库；
(2)对对消处理后的差波束像，结合上步的目标和干扰信息数据库信息，通过差波束像的零陷位置精确测定其他目标的像场扫描角坐标，并将所得信息更新至目标和干扰信息数据库。
11.根据权利要求1-10任一项所述的方法在光学成像、微波成像、雷达探测、声呐、超声成像以及基于声、光、电、磁的目标探测、成像识别、无线通信领域中的应用。
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