專利名稱：微波凝視成像關聯方法
技術領域：
本發明屬于雷達技術、航天遙感以及精確制導領域，具體的說，本發明涉及一種微 波凝視成像中的關聯處理技術。
背景技術：
傳統的微波凝視雷達成像主要采用實孔徑技術。實孔徑成像雷達以波束掃描雷達 為典型代表，其成像處理技術依靠將散射接收信號與發射源的信號進行相關匹配實現，由 于該過程中，發射源的信號并不應用于目標的空間分辨，因而目標的空間分辨率僅取決于 發射源陣列的空間構型，即只由傳統意義上發射源陣列的波束寬度決定，波束內的被照射 目標細節則無法實現分辨。作為微波凝視成像其中一種的焦平面成像雷達的成像處理技術，則通過確立焦平 面各個接收陣列與目標之間的空間位置對應關系實現。由于焦平面成像雷達中聚焦天線嚴 重的衍射作用，使得上述對應關系中包含了不可逆的模糊化過程，且該過程由該衍射系統 傳遞函數的空間頻譜覆蓋范圍受限導致。因而，焦平面成像雷達的目標的空間分辨率由與 聚焦天線孔徑大小成正比的衍射極限決定，也與發射源的信號形式無關。如上文所述，傳統的微波凝視雷達成像一般采用實孔徑成像雷達或焦平面成像雷 達。無論是以波束掃描雷達為典型代表的實孔徑成像雷達，還是焦平面成像雷達，其輻射 場在時間以及空間上均需要滿足全相關特性，其空間分辨主要通過雷達陣列的空間擴展實 現，而與輻射場無關，因而其成像處理過程都只需直接對散射場進行處理。因此，現有傳統實孔徑的微波凝視成像技術只對接收信號進行處理，從而導致低 分辨率的成像。
發明內容
本發明的目的旨在至少解決現有技術中的上述問題之一。為此，本發明的實施例提出一種聯合散射場以及時空兩維隨機輻射場的高分辨微 波凝視成像關聯方法。根據本發明的一個方面，本發明實施例提出了一種微波凝視成像關聯方法，所述 關聯方法包括以下步驟通過隨機輻射場對目標區域物體進行照射，在物體面上形成輻射 場分布；通過多通道或單通道進行散射場接收，并對目標區域物體的成像物理過程進行電 磁場分析，以得到物體面對應的整個成像區域范圍內的時空兩維輻射場函數；依據所述時 空兩維輻射場函數統計時空兩維隨機輻射場的相關特性；以及根據所述統計特性，對散射 場和隨機輻射場進行關聯處理以反演得到目標區域物體的成像。根據本發明進一步的實施例，在時空兩維隨機輻射場的統計特性滿足一階場強非 相關時，對散射場和隨機輻射場進行場強相關處理。根據本發明進一步的實施例，在時空兩維隨機輻射場的統計特性滿足高階非相關 時，對散射場和隨機輻射場進行高階場量的相關處理。發明進一步的實施例，在時空兩維隨機輻射場的統計特性滿足一階或者高 階部分相關時，通過對隨機輻射場直接求逆的方式對散射場進行處理。其中，在時空兩維隨 機輻射場的統計特性滿足一階或者高階部分相關且凝視時間過短時，利用解最優解的方式 對散射場以及隨機輻射場進行處理。本發明聯合散射場以及時空兩維隨機輻射場，通過隨機輻射場隨時間和空間隨機 的多樣性變化，依據時空兩維隨機輻射場的統計相關特性的不同，而采用不同的處理方式， 實現了同樣空間構型下傳統微波凝視雷達波束內的高分辨成像。本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
本發明的上述和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中圖1為本發明實施例的微波凝視成像關聯方法流程圖；圖2為本發明實施例的隨機輻射源的成像場景示意圖；圖3(a)與圖3(b)分別為理想的高斯白噪聲的時域波形和頻域波形；圖4為本發明實施例的隨機輻射源在某個時間點的輻射花樣；圖5(a)與圖5(b)分別為輻射場上某點的自相關函數以及兩點之間的互相關函 數；圖6為原始成像目標散射強度分布；圖7為凝視時間足夠長時，本發明實施例的基于散射場與時空兩維輻射場進行場 強相關處理的成像結果；圖8為凝視時間取樣為2000、信噪比為32dB情況下，本發明實施例的基于直接求 逆的目標成像結果；圖9為凝視時間取樣為500、信噪比為32dB情況下，本發明實施例的基于直接求逆 的目標成像結果；以及圖10為凝視時間取樣為500、信噪比為32dB情況下，本發明實施例的基于解最優 化問題的目標成像結果。
具體實施例方式下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。現在參考圖1，圖1為本發明實施例的微波凝視成像關聯方法流程圖。該圖給出了 本發明基于時空兩維隨機輻射場的高分辨微波凝視成像中的關聯處理技術，下面結合電磁 場基本原理，詳細的給出了本發明中各個具體步驟中的處理細節。具體描述如下首先，通過隨機輻射場對目標區域物體的照射，在物體面上形成輻射場分布(步 驟 101)。然后通過多通道或單通道進行散射場接收。對目標區域物體的上述成像物理過程進行電磁場分析，得到物體面對應的整個成像區域范圍內的時空兩維隨機輻射場的分布函 數(步驟102)。假設特殊口面場覆蓋范圍為S'，口徑面的物理中心為坐標原點，接收空間位置 為
權利要求
1.一種微波凝視成像關聯方法，其特征在于，所述關聯方法包括以下步驟通過隨機輻射場對目標區域物體進行照射，在物體面上形成輻射場分布；通過多通道或單通道進行散射場接收，并對目標區域物體的成像物理過程進行電磁場 分析，以得到物體面對應的整個成像區域范圍內的時空兩維輻射場函數；依據所述時空兩維輻射場函數統計時空兩維隨機輻射場的相關特性；以及根據所述統計特性，對散射場和隨機輻射場進行關聯處理以反演得到目標區域物體的 成像。
2.如權利要求1所述的微波凝視成像關聯方法，其特征在于，在時空兩維隨機輻射場 的統計特性滿足一階場強非相關時，對散射場和隨機輻射場進行場強相關處理。
3.如權利要求1所述的微波凝視成像關聯方法，其特征在于，在時空兩維隨機輻射場 的統計特性滿足高階非相關時，對散射場和隨機輻射場進行高階場量的相關處理。
4.如權利要求1所述的微波凝視成像關聯方法，其特征在于，在時空兩維隨機輻射場 的統計特性滿足一階或者高階部分相關時，通過對隨機輻射場直接求逆的方式對散射場進 行處理。
5.如權利要求4所述的微波凝視成像關聯方法，其特征在于，在時空兩維隨機輻射場 的統計特性滿足一階或者高階部分相關且凝視時間過短時，利用解最優解的方式對散射場 以及隨機輻射場進行處理。
全文摘要
本發明公開了一種微波凝視成像關聯方法，包括以下步驟通過隨機輻射場對目標區域物體進行照射，在物體面上形成輻射場分布；通過多通道或單通道進行散射場接收，并對目標區域物體的成像物理過程進行電磁場分析，以得到物體面對應的整個成像區域范圍內的時空兩維輻射場函數；依據所述時空兩維輻射場函數統計時空兩維隨機輻射場的相關特性；以及根據所述統計特性，對散射場和隨機輻射場進行關聯處理以反演得到目標區域物體的成像。本發明能夠聯合散射場和時空兩維隨機輻射場實現高分辨的目標成像。
文檔編號G01S13/90GK102141617SQ201110000698
公開日2011年8月3日 申請日期2011年1月4日 優先權日2011年1月4日
發明者何學智, 劉暢暢, 孟青泉, 尹治平, 王東進, 陸廣華, 馬遠鵬 申請人:中國科學技術大學