车载雷达成像方法及装置、电子设备与流程
本发明涉及车载雷达技术领域，具体而言，涉及一种车载雷达成像方法及装置、电子设备。
背景技术：
相关技术中，车载sar是目前汽车雷达的一种新模式，通过对雷达回波二维成像处理，获取能够体现特征目标二维几何构型的图像。
目前，普通的sar的特征是方位向波束宽度窄，作用距离远，合成孔径长度长。固定方位向幅宽进行成像处理时，方位向孔径全部为子孔径或者全孔径，仅用全孔径成像算法或者子孔径成像算法完成二维成像处理。而车载sar与普通的sar明显不相同，特征是方位向波束宽度较宽，作用距离短，合成孔径长度短。固定方位向幅宽进行成像处理时，作用距离近端为方位向全孔径，作用距离远端为方位向子孔径。采用全孔径成像算法对车载sar回波进行成像，远端目标孔径边缘会发生位置混叠；采用子孔径成像算法对车载sar回波进行成像，近端目标会出现虚假目标。因此仅用全孔径成像算法或者子孔径成像算法，无法完成车载sar近远端联合成像处理。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现要素：
本发明实施例提供了一种车载雷达成像方法及装置、电子设备，以至少解决相关技术中车载雷达仅能使用远端成像或者近端成像，无法完成近远端联合成像处理，降低图像处理效率的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种车载雷达成像方法，包括：截取车载雷达回波数据；基于回波数据分界点，将所述车载雷达回波数据划分为近端全孔径数据和远端子孔径数据；采用第一成像算法对所述远端子孔径数据进行成像处理，得到远端图像，并采用第二成像算法对所述近端全孔径数据进行成像处理，得到近端图像；对所述近端图像和所述远端图像进行拼接处理，得到目标场景图像。
可选地，在截取车载雷达回波数据之前，所述成像方法还包括：确定车载雷达的雷达参数和待截取信号的脉冲重复频率，其中，所述雷达参数包括下述至少之一：方位向波束宽度、方位向幅宽和作用距离，所述作用距离用于指示车载雷达线性调频信号作用的位置点与所述目标车辆之间的相对距离，所述脉冲重复频率用于指示截取的车载雷达线性调频信号的时间间隔；基于所述方位向幅宽、所述脉冲重复频率和所述目标车辆的行驶速度，计算截取车载雷达回波数据的方位向处理点数，其中，所述目标车辆的前进方向指示车载雷达回波数据的方位向，所述方位向处理点数用于指示沿着所述目标车辆前进方向的信号点数；基于所述方位向波束宽度、所述方位向幅宽和所述作用距离，计算回波数据分界点。
可选地，在截取车载雷达回波数据之后，所述成像方法还包括：将所述车载雷达回波数据中每个线性调频信号进行去斜处理；基于所述方位向处理点数，对每个所述线性调频信号做距离向fft，其中，沿着车载雷达的雷达波发射方向为所述车载雷达回波数据的距离向，fft为快速傅里叶变换处理；确定所述线性调频信号中的距离向频率和信号调频频率，并基于所述距离向频率和信号调频频率确定信号视频相位参考函数；将做完距离向fft的所述车载雷达回波数据与所述信号视频相位参考函数相乘，以补偿所述车载雷达回波数据中的信号误差相位。
可选地，在截取车载雷达回波数据之后，所述成像方法还包括：确定所述车载雷达回波数据中的车辆变速条件下的速度误差值；基于所述速度误差值补偿所述车载雷达回波数据中车辆变速条件下的相位；确定车载雷达发射信号在出现非规则形状信号时的误差数据；基于所述误差数据补偿车辆变速条件下的包络误差，以得到规则回波数据；确定完成回波数据运动补偿。
可选地，在确定完成回波数据运动补偿之后，所述成像方法还包括：对所述车载雷达回波数据中进行方位向插值处理；基于所述方位向处理点数，对所述车载雷达回波数据做方位向fft和距离向fft，以将所述车载雷达回波数据从时域信号转换为频域信号。
可选地，采用第一成像算法对所述远端子孔径数据进行成像处理，得到远端图像的步骤，包括：对所述远端子孔径数据做距离向ifft，并对所述远端子孔径数据执行距离向聚焦处理，其中，ifft用于指示快速傅里叶逆变换；采用预设的校正函数将所述远端子孔径数据中原时域位置混叠的信号校正至与方位位置轴平行的信号，其中，所述校正函数是通过远端信号场景中心作用距离、方位向波数和雷达信号中心频率波数确定的；采用预设的第二补偿函数对所述远端子孔径数据中多个作用距离点的二次相位进行补偿，其中，所述第二补偿函数是通过所述方位向波数和所述雷达信号中心频率波数确定的；采用预设的相位调制函数将所述远端子孔径数据中多个作用距离点的二次相位归一化处理，其中，所述相位调制函数是通过所述远端信号场景中心作用距离和所述方位向波数确定的；对所述远端子孔径数据做方位向ifft，并对所述远端子孔径数据执行方位向聚焦处理；根据方位向场景面积值，计算所述远端子孔径数据中方位向有效点数，并去除方位向无效点数；计算子孔径图像像素间隔距离，对所述子孔径图像进行多视处理，得到像素间隔一致的远端图像。
可选地，对所述远端子孔径数据执行距离向聚焦处理的步骤，包括：采用预设的第一补偿函数对所述远端子孔径数据进行方位向聚焦补偿，其中，所述第一补偿函数是通过远端信号场景中心作用距离、距离向波数和方位向波数确定的；采用预设的第一插值函数对所述远端子孔径数据进行信号插值处理，以将双曲线模式的子孔径数据转换为直线模式下的子孔径数据，其中，所述第一插值函数是通过雷达信号中心频率、雷达信号中心频率波数和带宽波数确定的；对所述远端子孔径数据进行距离向加窗和fft处理，以完成距离向聚焦处理。
可选地，对所述远端子孔径数据执行方位向聚焦处理的步骤，包括：采用预设的去斜函数对所述远端子孔径数据做方位向去斜处理，其中，所述去斜函数是通过方位向时域位移值、信号波长和场景中心作用距离确定的；对所述远端子孔径数据做方位向fft，以完成方位向聚焦处理。
可选地，采用第二成像算法对所述近端全孔径数据进行成像处理，得到近端图像的步骤，包括：对所述近端全孔径数据做距离向ifft；采用预设的第三补偿函数对所述近端全孔径数据进行方位向聚焦补偿，其中，所述第三补偿函数是通过近端信号场景中心作用距离、距离向波数和方位向波数确定的；采用预设的第二插值函数对所述近端全孔径数据进行信号插值处理，以将双曲线模式的全孔径数据转换为直线模式下的全孔径数据，其中，所述第二插值函数是通过距离向波数和方位向波数确定的；对所述近端全孔径数据进行距离向加窗和fft处理，以完成距离向聚焦处理；对所述近端全孔径数据做方位向ifft，以完成方位向聚焦处理；计算全孔径图像像素间隔距离，对所述全孔径图像进行多视处理，得到像素间隔一致的近端图像。
可选地，所述车载雷达成像方法应用于安装合成孔径雷达sar的目标车辆。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种车载雷达成像装置，包括：截取单元，用于截取车载雷达回波数据；划分单元，用于基于回波数据分界点，将所述车载雷达回波数据划分为近端全孔径数据和远端子孔径数据；成像处理单元，用于采用第一成像算法对所述远端子孔径数据进行成像处理，得到远端图像，并采用第二成像算法对所述近端全孔径数据进行成像处理，得到近端图像；拼接单元，用于对所述近端图像和所述远端图像进行拼接处理，得到目标场景图像。
可选地，所述车载雷达成像装置还包括：第一确定单元，用于在截取车载雷达回波数据之前，确定车载雷达的雷达参数和待截取信号的脉冲重复频率，其中，所述雷达参数包括下述至少之一：方位向波束宽度、方位向幅宽和作用距离，所述作用距离用于指示车载雷达线性调频信号作用的位置点与所述目标车辆之间的相对距离，所述脉冲重复频率用于指示截取的车载雷达线性调频信号的时间间隔；第一计算单元，用于基于所述方位向幅宽、所述脉冲重复频率和所述目标车辆的行驶速度，计算截取车载雷达回波数据的方位向处理点数，其中，所述目标车辆的前进方向指示车载雷达回波数据的方位向，所述方位向处理点数用于指示沿着所述目标车辆前进方向的信号点数；第二计算单元，用于基于所述方位向波束宽度、所述方位向幅宽和所述作用距离，计算回波数据分界点。
可选地，所述车载雷达成像装置还包括：去斜单元，用于在截取车载雷达回波数据之后，将所述车载雷达回波数据中每个线性调频信号进行去斜处理；第一变换单元，用于基于所述方位向处理点数，对每个所述线性调频信号做距离向fft，其中，沿着车载雷达的雷达波发射方向为所述车载雷达回波数据的距离向，fft为快速傅里叶变换处理；第二确定单元，用于确定所述线性调频信号中的距离向频率和信号调频频率，并基于所述距离向频率和信号调频频率确定信号视频相位参考函数；第一补偿单元，用于将做完距离向fft的所述车载雷达回波数据与所述信号视频相位参考函数相乘，以补偿所述车载雷达回波数据中的信号误差相位。
可选地，所述车载雷达成像装置还包括：第三确定单元，用于在截取车载雷达回波数据之后，确定所述车载雷达回波数据中的车辆变速条件下的速度误差值；第二补偿单元，用于基于所述速度误差值补偿所述车载雷达回波数据中车辆变速条件下的相位；第四确定单元，用于确定车载雷达发射信号在出现非规则形状信号时的误差数据；第三补偿单元，用于基于所述误差数据补偿车辆变速条件下的包络误差，以得到规则回波数据；第五确定单元，用于确定完成回波数据运动补偿。
可选地，所述车载雷达成像装置还包括：第一插值处理单元，用于在确定完成回波数据运动补偿之后，对所述车载雷达回波数据中进行方位向插值处理；第二变换单元，用于基于所述方位向处理点数，对所述车载雷达回波数据做方位向fft和距离向fft，以将所述车载雷达回波数据从时域信号转换为频域信号。
可选地，所述成像处理单元包括：第一变换模块，用于对所述远端子孔径数据做距离向ifft，并对所述远端子孔径数据执行距离向聚焦处理，其中，ifft用于指示快速傅里叶逆变换；第一校正模块，用于采用预设的校正函数将所述远端子孔径数据中原时域位置混叠的信号校正至与方位位置轴平行的信号，其中，所述校正函数是通过远端信号场景中心作用距离、方位向波数和雷达信号中心频率波数确定的；第一补偿模块，用于采用预设的第二补偿函数对所述远端子孔径数据中多个作用距离点的二次相位进行补偿，其中，所述第二补偿函数是通过所述方位向波数和所述雷达信号中心频率波数确定的；归一化处理模块，用于采用预设的相位调制函数将所述远端子孔径数据中多个作用距离点的二次相位归一化处理，其中，所述相位调制函数是通过所述远端信号场景中心作用距离和所述方位向波数确定的；第二变换模块，用于对所述远端子孔径数据做方位向ifft，并对所述远端子孔径数据执行方位向聚焦处理；第一计算模块，用于根据方位向场景面积值，计算所述远端子孔径数据中方位向有效点数，并去除方位向无效点数；第二计算模块，用于计算子孔径图像像素间隔距离，对所述子孔径图像进行多视处理，得到像素间隔一致的远端图像。
可选地，所述第一变换模块包括：第一聚焦子模块，用于采用预设的第一补偿函数对所述远端子孔径数据进行方位向聚焦补偿，其中，所述第一补偿函数是通过远端信号场景中心作用距离、距离向波数和方位向波数确定的；第一插值处理子模块，用于采用预设的第一插值函数对所述远端子孔径数据进行信号插值处理，以将双曲线模式的子孔径数据转换为直线模式下的子孔径数据，其中，所述第一插值函数是通过雷达信号中心频率、雷达信号中心频率波数和带宽波数确定的；第二聚焦子模块，用于对所述远端子孔径数据进行距离向加窗和fft处理，以完成距离向聚焦处理。
可选地，所述第二变换模块包括：去斜处理子模块，用于采用预设的去斜函数对所述远端子孔径数据做方位向去斜处理，其中，所述去斜函数是通过方位向时域位移值、信号波长和场景中心作用距离确定的；第三聚焦子模块，用于对所述远端子孔径数据做方位向fft，以完成方位向聚焦处理。
可选地，成像处理单元包括：第三变换模块，用于对所述近端全孔径数据做距离向ifft；采用预设的第三补偿函数对所述近端全孔径数据进行方位向聚焦补偿，其中，所述第三补偿函数是通过近端信号场景中心作用距离、距离向波数和方位向波数确定的；第一转换模块，用于采用预设的第二插值函数对所述近端全孔径数据进行信号插值处理，以将双曲线模式的全孔径数据转换为直线模式下的全孔径数据，其中，所述第二插值函数是通过距离向波数和方位向波数确定的；第四变换模块，用于对所述近端全孔径数据进行距离向加窗和fft处理，以完成距离向聚焦处理；对所述近端全孔径数据做方位向ifft，以完成方位向聚焦处理；第三计算模块，用于计算全孔径图像像素间隔距离，对所述全孔径图像进行多视处理，得到像素间隔一致的近端图像。
可选地，所述车载雷达成像方法应用于安装合成孔径雷达sar的目标车辆。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电子设备，包括：处理器；以及存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行上述任意一项所述的车载雷达成像方法。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行上述任意一项所述的车载雷达成像方法。
在本发明实施例中，采用截取车载雷达回波数据；基于回波数据分界点，将车载雷达回波数据划分为近端全孔径数据和远端子孔径数据；采用第一成像算法对远端子孔径数据进行成像处理，得到远端图像，并采用第二成像算法对近端全孔径数据进行成像处理，得到近端图像；对近端图像和远端图像进行拼接处理，得到目标场景图像。在该实施例中，可以实现车载雷达的近端目标全孔径成像和远端目标子孔径联合成像，与现有技术中只能采用单一的成像算法进行成像处理相比，本发明实施例避免了子孔径大量补零操作，占用硬件资源少，处理效率高，更加易于工程化实现，从而解决相关技术中车载雷达仅能使用远端成像或者近端成像，无法完成近远端联合成像处理，降低图像处理效率的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的一种可选的车载雷达成像方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的另一种可选的车载雷达成像方法的流程图；
图3是根据本发明实施例的一种可选的车载雷达成像装置的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为便于本领域技术人员理解本发明，下面对本发明各实施例中涉及的部分术语或名词做出解释：
sar，syntheticapertureradar，汽车合成孔径雷达。
chirp，线性调频信号。
fft，快速傅里叶变换。
ifft，快速傅里叶逆变换。
加窗处理，信号截取会产生能量泄漏，使用fft算法计算频谱又产生了栅栏效应，在fft分析中为了减少或消除频谱能量泄漏及栅栏效应可采用不同的截取函数对信号进行截短，截短函数称为窗函数，简称窗。本申请中在截取车载雷达数据后会导致连续喜好被截断，进而产生频谱泄露，使得目标车辆两边出现旁瓣，通过加窗处理可降低有限信号不连续所带来的旁瓣。
去斜处理，通常用来处理极大带宽的lfm波形，如果直接采样的话因为频带很宽所以在高频的时候需要的采样率就很大，采样点数就很多，所以要经过去斜处理。
聚焦处理，由于汽车在移动过程发射的雷达信号相对于目标位置是不断靠近的，这样截取的回波数据中，对同一目标位置是不断变化的，在成像处理时，需要进行聚焦处理，保证目标位置在同一像素点/像素区域上。
本发明下述各实施例可应用于各种使用雷达的汽车、航空航天设备等领域中，尤其是对于车载sar，车载sar作用距离近端是全孔径、作用距离远端是子孔径的场景中，实现方位向子孔径和全孔径联合成像，可避免子孔径大量补零操作，占用硬件资源少，处理效率高，更加易于工程化实现。下面结合各个实施例来详细说明本发明。
实施例一
下述的车载雷达成像方法应用于安装合成孔径雷达sar的目标车辆。
根据本发明实施例，提供了一种车载雷达成像方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1是根据本发明实施例的一种可选的车载雷达成像方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤s102，截取车载雷达回波数据；
步骤s104，基于回波数据分界点，将车载雷达回波数据划分为近端全孔径数据和远端子孔径数据；
步骤s106，采用第一成像算法对远端子孔径数据进行成像处理，得到远端图像，并采用第二成像算法对近端全孔径数据进行成像处理，得到近端图像；
步骤s108，对近端图像和远端图像进行拼接处理，得到目标场景图像。
通过上述步骤，可以采用截取车载雷达回波数据；基于回波数据分界点，将车载雷达回波数据划分为近端全孔径数据和远端子孔径数据；采用第一成像算法对远端子孔径数据进行成像处理，得到远端图像，并采用第二成像算法对近端全孔径数据进行成像处理，得到近端图像；对近端图像和远端图像进行拼接处理，得到目标场景图像。在该实施例中，可以实现车载雷达的近端目标全孔径成像和远端目标子孔径联合成像，与现有技术中只能采用单一的成像算法进行成像处理相比，本发明实施例避免了子孔径大量补零操作，占用硬件资源少，处理效率高，更加易于工程化实现，从而解决相关技术中车载雷达仅能使用远端成像或者近端成像，无法完成近远端联合成像处理，降低图像处理效率的技术问题。
下面结合上述各步骤以及实现的详细方式来说明本发明实施例。
本发明实施例涉及的车载雷达包括但不限于车载合成孔径雷达sar，下面以车载sar进行示意性说明。
可选的，在截取车载雷达回波数据之前，成像方法还包括：确定车载雷达的雷达参数和待截取信号的脉冲重复频率，其中，雷达参数包括下述至少之一：方位向波束宽度、方位向幅宽和作用距离，作用距离用于指示车载雷达线性调频信号作用的位置点与目标车辆之间的相对距离，脉冲重复频率用于指示截取的车载雷达线性调频信号的时间间隔；基于方位向幅宽、脉冲重复频率和目标车辆的行驶速度，计算截取车载雷达回波数据的方位向处理点数，其中，目标车辆的前进方向指示车载雷达回波数据的方位向，方位向处理点数用于指示沿着目标车辆前进方向的信号点数；基于方位向波束宽度、方位向幅宽和作用距离，计算回波数据分界点。
即在截取车载雷达回波数据之前，需要确定待截取回波数据的方位向处理点数，脉冲重复频率可以为每两个chirp信号之间的时间间隔，方位向处理点数用于确定一段时间段/时间窗内的回波数据。具体地，可以通过如下公式计算方位向处理点数：
在计算方位向处理点数后，可以计算全孔径和子孔径分界点，根据作用距离、方位向波束宽度、方位向幅宽，确定全孔径和子孔径分界点。首先计算不同作用距离处合成孔径长度。当合成孔径长度小于方位向幅宽时，则为全孔径；当合成孔径长度大于方位向幅宽时，则为子孔径。
步骤s102，截取车载雷达回波数据。
即可以基于上述计算的方位向处理点数、截取数据的时间窗长度来截取车载雷达回波数据。
作为本发明可选的实施例，在截取车载雷达回波数据之后，成像方法还包括：将车载雷达回波数据中每个线性调频信号进行去斜处理；基于方位向处理点数，对每个线性调频信号做距离向fft，其中，沿着车载雷达的雷达波发射方向为车载雷达回波数据的距离向，fft为快速傅里叶变换处理；确定线性调频信号中的距离向频率和信号调频频率，并基于距离向频率和信号调频频率确定信号视频相位参考函数；将做完距离向fft的车载雷达回波数据与信号视频相位参考函数相乘，以补偿车载雷达回波数据中的信号误差相位。
在截取车载雷达回波数据后，需要对回波数据中的误差进行补偿处理、清理处理。第一步，去除视频相位，即在接收雷达信号时，会先去斜，同时去斜会引入视频相位，在去除视频相位时，包括：对每个线性调频信号(chirp信号)进行去斜处理，然后对每一个去斜后的chirp信号，做距离向fft，然后乘以视频相位参考函数。视频相位参考函数为：
第二步，运动补偿，补偿变速条件下的相位和包络误差。作为本发明另一种可选的实施例，在截取车载雷达回波数据之后，成像方法还包括：确定车载雷达回波数据中的车辆变速条件下的速度误差值；基于速度误差值补偿车载雷达回波数据中车辆变速条件下的相位；确定车载雷达发射信号在出现非规则形状信号时的误差数据；基于误差数据补偿车辆变速条件下的包络误差，以得到规则回波数据；确定完成回波数据运动补偿。
汽车在行驶过程中往往会出现速度变化，导致截取的车载雷达回波数据中出现的数据时域不统一，需要将信号中的车速保持统一，因此需要补偿变速条件下的相位；同时，在车载雷达回波数据中往往会出现不规则的缺陷信号，即出现包络误差，此时就需要补偿回波数据中的包络误差，保证回波数据的信号是规则的(例如，三角形或矩形)。
第三步，对车载雷达回波数据执行方位向插值处理，方位向fft以及距离向fft。本发明可选的实施例，在确定完成回波数据运动补偿之后，成像方法还包括：对车载雷达回波数据中进行方位向插值处理；基于方位向处理点数，对车载雷达回波数据做方位向fft和距离向fft，以将车载雷达回波数据从时域信号转换为频域信号。
步骤s104，基于回波数据分界点，将车载雷达回波数据划分为近端全孔径数据和远端子孔径数据。
根据全孔径和子孔径分界点，将数据分为两部分。其中近端全孔径数据采用全孔径成像算法，远端子孔径数据采用子孔径成像算法。
步骤s106，采用第一成像算法对远端子孔径数据进行成像处理，得到远端图像，并采用第二成像算法对近端全孔径数据进行成像处理，得到近端图像。
对于该步骤s106，包括两个步骤，第一步采用第一成像算法对远端子孔径数据进行成像处理，得到远端图像，以及第二步采用第二成像算法对近端全孔径数据进行成像处理，得到近端图像，下面分别对这两个步骤进行说明。
第一步，采用第一成像算法对远端子孔径数据进行成像处理，得到远端图像。
可选的，第一成像算法可以为距离徙动算法，远端子孔径数据采用一种基于方位向去斜的子孔径sar成像改进的距离徙动算法进行成像。
作为本发明可选的实施例，采用第一成像算法对远端子孔径数据进行成像处理，得到远端图像的步骤，包括：对远端子孔径数据做距离向ifft，并对远端子孔径数据执行距离向聚焦处理，其中，ifft用于指示快速傅里叶逆变换；采用预设的校正函数将远端子孔径数据中原时域位置混叠的信号校正至与方位位置轴平行的信号，其中，校正函数是通过远端信号场景中心作用距离、方位向波数和雷达信号中心频率波数确定的；采用预设的第二补偿函数对远端子孔径数据中多个作用距离点的二次相位进行补偿，其中，第二补偿函数是通过方位向波数和雷达信号中心频率波数确定的；采用预设的相位调制函数将远端子孔径数据中多个作用距离点的二次相位归一化处理，其中，相位调制函数是通过远端信号场景中心作用距离和方位向波数确定的；对远端子孔径数据做方位向ifft，并对远端子孔径数据执行方位向聚焦处理；根据方位向场景面积值，计算远端子孔径数据中方位向有效点数，并去除方位向无效点数；计算子孔径图像像素间隔距离，对子孔径图像进行多视处理，得到像素间隔一致的远端图像。
在本发明实施例中，对远端子孔径数据执行距离向聚焦处理的步骤，包括：采用预设的第一补偿函数对远端子孔径数据进行方位向聚焦补偿，其中，第一补偿函数是通过远端信号场景中心作用距离、距离向波数和方位向波数确定的；采用预设的第一插值函数对远端子孔径数据进行信号插值处理，以将双曲线模式的子孔径数据转换为直线模式下的子孔径数据，其中，第一插值函数是通过雷达信号中心频率、雷达信号中心频率波数和带宽波数确定的；对远端子孔径数据进行距离向加窗和fft处理，以完成距离向聚焦处理。
可选的，在进行距离向聚焦处理时，可以先进行方位向聚焦补偿，上述第一补偿函数可以为：
在进行插值处理时，是对经过一致补偿后的信号，进行扩展的stolt插值，第一插值函数可以为：
在本发明实施例中，可以在进行方位向校正处理时，是将原时域位置混叠的信号校正至与方位位置轴平行的信号，采用的校正函数为：
在本发明实施例中，在完成方位向校正处理后，可以进行方位向相位补偿，补偿不同作用距离处的二次相位，采用的第二补偿函数可以为：
在本发明实施例中，在完成方位向相位补偿后，可以进行方位向相位调制，，使得不同作用距离处目标具有统一的二次相位，相位调制函数可以为：
作为本发明可选的实施例，对远端子孔径数据执行方位向聚焦处理的步骤，包括：采用预设的去斜函数对远端子孔径数据做方位向去斜处理，其中，去斜函数是通过方位向时域位移值、信号波长和场景中心作用距离确定的；对远端子孔径数据做方位向fft，以完成方位向聚焦处理。
即本发明实施例在进行方位向聚焦处理时，方位向去斜处理，去斜函数可以为：
在完成去斜处理后，可以对车载雷达回波数据进行方位向fft，完成方位向聚焦，且聚焦在方位频域。然后根据方位向场景大小，计算方位向有效点数，去除方位向无效数据。之后可以计算子孔径图像像素间隔，多视处理，得到二维像素间隔一致的图像。
第二步，采用第二成像算法对近端全孔径数据进行成像处理，得到近端图像。
采用的第二成像算法也可以为距离徙动算法，近端全孔径数据采用距离徙动算法进行成像。
可选的，采用第二成像算法对近端全孔径数据进行成像处理，得到近端图像的步骤，包括：对近端全孔径数据做距离向ifft；采用预设的第三补偿函数对近端全孔径数据进行方位向聚焦补偿，其中，第三补偿函数是通过近端信号场景中心作用距离、距离向波数和方位向波数确定的；采用预设的第二插值函数对近端全孔径数据进行信号插值处理，以将双曲线模式的全孔径数据转换为直线模式下的全孔径数据，其中，第二插值函数是通过距离向波数和方位向波数确定的；对近端全孔径数据进行距离向加窗和fft处理，以完成距离向聚焦处理；对近端全孔径数据做方位向ifft，以完成方位向聚焦处理；计算全孔径图像像素间隔距离，对全孔径图像进行多视处理，得到像素间隔一致的近端图像。
上述的第三补偿函数可以为：
在对近端全孔径数据进行方位向聚焦补偿后，可以进行插值处理，经过方位向一致补偿后的信号，进行stolt插值，第二插值函数为：
在完成插值处理后，可以进行距离向加窗处理和fft，完成距离向聚焦处理。
在完成距离向聚焦处理后，可以对近端全孔径数据做方位向ifft，完成方位向聚焦，聚焦在方位时域。
在完成距离向聚焦处理和方位向聚焦处理后，可以计算全孔径图像像素间隔，多视处理，得到二维像素间隔一致的图像。
步骤s108，对近端图像和远端图像进行拼接处理，得到目标场景图像。
本发明实施例可以对近端图像和远端图像进行拼接量化，得到完整场景的图像。其中量化处理是指在考虑数据的幅度+相位时，仅考虑相位的强弱，以保证得到的目标场景图像为完整的图像。
下面结合另一种详细的实施例来说明本发明。
图2是根据本发明实施例的另一种可选的车载雷达成像方法的流程图，如图2，其包括如下步骤：
第一步，根据方位向幅宽、方位向波束宽度、prf，计算方位向处理点数。如下式所示。
第二步，根据作用距离、方位向波束宽度、方位向幅宽，确定全孔径和子孔径分界点。首先计算不同作用距离处合成孔径长度。当合成孔径长度小于方位向幅宽时，则为全孔径；当合成孔径长度大于方位向幅宽时，则为子孔径。
第三步，截取车载sar回波数据。
第四步，去除视频相位。对每一个去斜后的chirp信号，做距离向fft，然后乘以视频相位参考函数。视频相位参考函数为：
第五步，运动补偿，补偿变速条件下的相位和包络误差。
第六步，方位向插值，方位向fft，距离向fft。
第七步，根据全孔径和子孔径分界点，将数据分为两部分。其中近端全孔径数据采用全孔径成像算法，远端子孔径数据采用子孔径成像算法。
第八步，远端子孔径数据采用一种基于方位向去斜的子孔径sar成像改进的距离徙动算法进行成像。主要包括以下步骤：
1)距离向ifft。
2)方位向一致补偿。对二维波数域的数据进行方位向一致聚焦补偿，补偿函数为：
3)扩展的stolt插值。经过一致补偿后的信号，进行扩展的stolt插值，插值函数为：
4)距离向加窗和fft，完成距离向聚焦处理。
5)方位向校正处理，将原混叠的信号校正至其方位位置域的相位-位置变化率分布县在位置轴的投影对齐，校正函数为：
6)方位向相位补偿，补偿不同作用距离处的二次相位，补偿函数为
7)方位向相位调制，使得不同作用距离处目标具有统一的二次相位，相位调制函数为：
8)方位向ifft。
9)方位向去斜处理，去斜函数为：
其中，x为方位向时域位移，λ为波长，rs为场景中心作用距离。
10)方位向fft，完成方位向聚焦，且聚焦在方位频域。
11)根据方位向场景大小，计算方位向有效点数，去除方位向无效数据。
12)计算子孔径图像像素间隔，多视处理，得到二维像素间隔一致的图像。
第九步，近端全孔径数据采用距离徙动算法进行成像。主要包括以下步骤：
1)距离向ifft。
2)方位向一致补偿。对二维波数域的数据进行方位向一致聚焦补偿，补偿函数为
其中，rs为近端信号场景中心作用距离，kr为距离向波数，kx为方位向波数。
3)stolt插值。经过方位向一致补偿后的信号，进行stolt插值，令
4)距离向加窗和fft，完成距离向聚焦处理。
5)方位向ifft，完成方位向聚焦，聚焦在方位时域。
6)计算全孔径图像像素间隔，多视处理，得到二维像素间隔一致的图像。
第十步，近端图像和远端图像进行拼接量化，得到完整场景的图像。
通过本发明实施例，可以对采集的车载sar回波数据进行成像处理，实现方位向子孔径和全孔径联合成像的方法，避免现有中只能采用单一的一种成像算法进行成像处理出现的问题，同时避免了子孔径大量补零操作，占用硬件资源少，处理效率高，更加易于工程化实现。
实施例二
下面结合另一种可选的实施例来说明本发明。
图3是根据本发明实施例的一种可选的车载雷达成像装置的示意图，如图3所示，该车载雷达成像装置包括：截取单元31、划分单元33、成像处理单元35、拼接单元37，其中，
截取单元31，用于截取车载雷达回波数据；
划分单元33，用于基于回波数据分界点，将车载雷达回波数据划分为近端全孔径数据和远端子孔径数据；
成像处理单元35，用于采用第一成像算法对远端子孔径数据进行成像处理，得到远端图像，并采用第二成像算法对近端全孔径数据进行成像处理，得到近端图像；
拼接单元37，用于对近端图像和远端图像进行拼接处理，得到目标场景图像。
上述车载雷达成像装置，可以通过截取单元31截取车载雷达回波数据，然后可以通过划分单元33基于回波数据分界点，将车载雷达回波数据划分为近端全孔径数据和远端子孔径数据，通过成像处理单元35采用第一成像算法对远端子孔径数据进行成像处理，得到远端图像，并采用第二成像算法对近端全孔径数据进行成像处理，得到近端图像，最后可以通过拼接单元37对近端图像和远端图像进行拼接处理，得到目标场景图像。在该实施例中，可以实现车载雷达的近端目标全孔径成像和远端目标子孔径联合成像，与现有技术中只能采用单一的成像算法进行成像处理相比，本发明实施例避免了子孔径大量补零操作，占用硬件资源少，处理效率高，更加易于工程化实现，从而解决相关技术中车载雷达仅能使用远端成像或者近端成像，无法完成近远端联合成像处理，降低图像处理效率的技术问题。
可选的，车载雷达成像装置还包括：第一确定单元，用于在截取车载雷达回波数据之前，确定车载雷达的雷达参数和待截取信号的脉冲重复频率，其中，雷达参数包括下述至少之一：方位向波束宽度、方位向幅宽和作用距离，作用距离用于指示车载雷达线性调频信号作用的位置点与目标车辆之间的相对距离，脉冲重复频率用于指示截取的车载雷达线性调频信号的时间间隔；第一计算单元，用于基于方位向幅宽、脉冲重复频率和目标车辆的行驶速度，计算截取车载雷达回波数据的方位向处理点数，其中，目标车辆的前进方向指示车载雷达回波数据的方位向，方位向处理点数用于指示沿着目标车辆前进方向的信号点数；第二计算单元，用于基于方位向波束宽度、方位向幅宽和作用距离，计算回波数据分界点。
可选的，车载雷达成像装置还包括：去斜单元，用于在截取车载雷达回波数据之后，将车载雷达回波数据中每个线性调频信号进行去斜处理；第一变换单元，用于基于方位向处理点数，对每个线性调频信号做距离向fft，其中，沿着车载雷达的雷达波发射方向为车载雷达回波数据的距离向，fft为快速傅里叶变换处理；第二确定单元，用于确定线性调频信号中的距离向频率和信号调频频率，并基于距离向频率和信号调频频率确定信号视频相位参考函数；第一补偿单元，用于将做完距离向fft的车载雷达回波数据与信号视频相位参考函数相乘，以补偿车载雷达回波数据中的信号误差相位。
在本发明实施例中，车载雷达成像装置还包括：第三确定单元，用于在截取车载雷达回波数据之后，确定车载雷达回波数据中的车辆变速条件下的速度误差值；第二补偿单元，用于基于速度误差值补偿车载雷达回波数据中车辆变速条件下的相位；第四确定单元，用于确定车载雷达发射信号在出现非规则形状信号时的误差数据；第三补偿单元，用于基于误差数据补偿车辆变速条件下的包络误差，以得到规则回波数据；第五确定单元，用于确定完成回波数据运动补偿。
另一种可选的，车载雷达成像装置还包括：第一插值处理单元，用于在确定完成回波数据运动补偿之后，对车载雷达回波数据中进行方位向插值处理；第二变换单元，用于基于方位向处理点数，对车载雷达回波数据做方位向fft和距离向fft，以将车载雷达回波数据从时域信号转换为频域信号。
可选的，成像处理单元包括：第一变换模块，用于对远端子孔径数据做距离向ifft，并对远端子孔径数据执行距离向聚焦处理，其中，ifft用于指示快速傅里叶逆变换；第一校正模块，用于采用预设的校正函数将远端子孔径数据中原时域位置混叠的信号校正至与方位位置轴平行的信号，其中，校正函数是通过远端信号场景中心作用距离、方位向波数和雷达信号中心频率波数确定的；第一补偿模块，用于采用预设的第二补偿函数对远端子孔径数据中多个作用距离点的二次相位进行补偿，其中，第二补偿函数是通过方位向波数和雷达信号中心频率波数确定的；归一化处理模块，用于采用预设的相位调制函数将远端子孔径数据中多个作用距离点的二次相位归一化处理，其中，相位调制函数是通过远端信号场景中心作用距离和方位向波数确定的；第二变换模块，用于对远端子孔径数据做方位向ifft，并对远端子孔径数据执行方位向聚焦处理；第一计算模块，用于根据方位向场景面积值，计算远端子孔径数据中方位向有效点数，并去除方位向无效点数；第二计算模块，用于计算子孔径图像像素间隔距离，对子孔径图像进行多视处理，得到像素间隔一致的远端图像。
可选的，第一变换模块包括：第一聚焦子模块，用于采用预设的第一补偿函数对远端子孔径数据进行方位向聚焦补偿，其中，第一补偿函数是通过远端信号场景中心作用距离、距离向波数和方位向波数确定的；第一插值处理子模块，用于采用预设的第一插值函数对远端子孔径数据进行信号插值处理，以将双曲线模式的子孔径数据转换为直线模式下的子孔径数据，其中，第一插值函数是通过雷达信号中心频率、雷达信号中心频率波数和带宽波数确定的；第二聚焦子模块，用于对远端子孔径数据进行距离向加窗和fft处理，以完成距离向聚焦处理。
可选的，第二变换模块包括：去斜处理子模块，用于采用预设的去斜函数对远端子孔径数据做方位向去斜处理，其中，去斜函数是通过方位向时域位移值、信号波长和场景中心作用距离确定的；第三聚焦子模块，用于对远端子孔径数据做方位向fft，以完成方位向聚焦处理。
可选的，成像处理单元包括：第三变换模块，用于对近端全孔径数据做距离向ifft；采用预设的第三补偿函数对近端全孔径数据进行方位向聚焦补偿，其中，第三补偿函数是通过近端信号场景中心作用距离、距离向波数和方位向波数确定的；第一转换模块，用于采用预设的第二插值函数对近端全孔径数据进行信号插值处理，以将双曲线模式的全孔径数据转换为直线模式下的全孔径数据，其中，第二插值函数是通过距离向波数和方位向波数确定的；第四变换模块，用于对近端全孔径数据进行距离向加窗和fft处理，以完成距离向聚焦处理；对近端全孔径数据做方位向ifft，以完成方位向聚焦处理；第三计算模块，用于计算全孔径图像像素间隔距离，对全孔径图像进行多视处理，得到像素间隔一致的近端图像。
可选的，车载雷达成像方法应用于安装合成孔径雷达sar的目标车辆。
上述的车载雷达成像装置还可以包括处理器和存储器，上述截取单元31、划分单元33、成像处理单元35、拼接单元37等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
上述处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来对近端图像和远端图像进行拼接处理，得到目标场景图像。
上述存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flashram)，存储器包括至少一个存储芯片。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种电子设备，包括：处理器；以及存储器，用于存储处理器的可执行指令；其中，处理器配置为经由执行可执行指令来执行上述任意一项的车载雷达成像方法。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制存储介质所在设备执行上述任意一项的车载雷达成像方法。
本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有如下方法步骤的程序：截取车载雷达回波数据；基于回波数据分界点，将车载雷达回波数据划分为近端全孔径数据和远端子孔径数据；采用第一成像算法对远端子孔径数据进行成像处理，得到远端图像，并采用第二成像算法对近端全孔径数据进行成像处理，得到近端图像；对近端图像和远端图像进行拼接处理，得到目标场景图像。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的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，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，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，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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