微波凝視關聯成像系統的隨機輻射陣元排布定量表征方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及福射源設計技術領域，尤其涉及一種微波凝視關聯成像系統的隨機福 射陣元排布定量表征方法。
【背景技術】
[0002] 微波凝視關聯成像是指利用位于靜止平臺的雷達對固定區域進行成像，其可W實 現對特定區域的連續凝視觀測和成像。傳統的凝視成像，也即實孔徑成像，其角度分辨率受 實際天線陣列孔徑的約束，限制了其在實際中的應用。
[0003] 基于時空兩維隨機福射場的高分辨微波凝視關聯成像體制，其通過構造時空兩維 隨機變化的福射場與固定凝視區域內的目標相互作用，通過接收的散射回波與福射場作信 息處理，來得到觀測區域內目標的高分辨雷達像。該種新型的成像體制核也是時空兩維隨 機福射場，由于微波頻段幅度、相位、頻率都可W預設且精確已知，因此時空兩維隨機福射 場可W通過成像系統參數和發射信號參數等演算而得。由于時空兩維隨機福射場在不同時 刻不同空間位置的場值都不同，接收回波中包含了更多的可用于目標分辨的調制信息，最 后對接收到的散射回波與時空兩維隨機福射場進行信息處理，就能獲得對凝視區域的全景 反演圖像。
[0004] 在微波凝視關聯成像系統中，隨機福射源的構造是一項關鍵技術，其性能的好壞 對成像分辨率有很大的影響。福射源的構造分為發射信號的設計W及福射陣元空間排布設 計兩個部分，其中福射陣元空間排布的設計的主要難點是需要找到一個可W對某一特定排 布的隨機性進行定量表征的量。但是，現有技術中還沒有相關方案能夠定量表征福射陣元 空間排布的隨機性的量。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是提供一種微波凝視關聯成像系統的隨機福射陣元排布定量表征 方法，便于優化陣元空間的排布。
[0006] 本發明的目的是通過W下技術方案實現的：
[0007] -種微波凝視關聯成像系統的隨機福射陣元排布定量表征方法，該方法包括：
[0008] 根據陣元的位置坐標，計算所有陣元中任意兩個不同陣元的相對位置矢量的模長 與相位，獲得相對位置矢量的模長集合與相位集合；
[0009] 根據模長集合與相位集合的取值區間進行均勻分割，獲得若干對應的子區間；
[0010] 確定模長集合中模長元素與相位集合中相位元素落入到每個子區間的個數，進而 計算模長與相位分布的歸一化概率；
[0011] 根據計算到的模長與相位分布的歸一化概率來計算模長與相位的分布賭；
[0012] 對計算到的模長與相位的分布賭進行加權求和運算，獲得用于定量表征陣元排布 的隨機性的陣元分布賭。
[0013] 進一步的，所述獲得相對位置矢量的模長集合與相位集合包括：
[0014] 設陣元天線位置坐標集合為P = {(X。yi) I i = 1，. . .，N}，N為陣元天線個數；
[0015] 計算所有陣元中任意兩個不同陣元的相對位置矢量集合：
[001 引 S = \l=(x;-x,，y,-y；) = p/^\i = l，?，N，j =、?，N，i*j};
[0017] 其中，（X。yi)與（Xj.，yp分別為兩個不同陣元的位置坐標；
【主權項】
1. 一種微波凝視關聯成像系統的隨機福射陣兀排布定量表征方法，其特征在于，該方 法包括： 根據陣元的位置坐標，計算所有陣元中任意兩個不同陣元的相對位置矢量的模長與相 位，獲得相對位置矢量的模長集合與相位集合； 根據模長集合與相位集合的取值區間進行均勻分割，獲得若干對應的子區間； 確定模長集合中模長元素與相位集合中相位元素落入到每個子區間的個數，進而計算 模長與相位分布的歸一化概率； 根據計算到的模長與相位分布的歸一化概率來計算模長與相位的分布熵； 對計算到的模長與相位的分布熵進行加權求和運算，獲得用于定量表征陣元排布的隨 機性的陣兀分布熵。
2. 根據權利要求1中所述的方法，其特征在于，所述獲得相對位置矢量的模長集合與 相位集合包括： 設陣元天線位置坐標集合為P= {(Xi,yj|i= 1，. . .，N}，N為陣元天線個數； 計算所有陣元中任意兩個不同陣元的相對位置矢量集合：
其中，hyi)與（Xj，y」）分別為兩個不同陣元的位置坐標；
arcsin[(yi-y^/pij]； 獲得包含所有陣元中任意兩個不同陣元的相對位置矢量的模長集合Sp與相位集合 S,：
3. 根據權利要求1中所述的方法，其特征在于，所述根據模長集合與相位集合的取值 區間進行均勻分割，獲得若干對應的子區間包括： 設模長集合Sp中模長元素的最大值為D，則其取值區間為（0，D]，將區間（0，D]劃分為
個等長的子區間，子區間長度
，其中第k個子區間Ak為：
相位集合S,的相位元素分布在[0, ]內，將其劃分為
_個等長的子區間， 區間長度為
，其中第k個子區間Bk為：
4. 根據權利要求1中所述的方法，其特征在于，確定模長集合中模長元素與相位集合 中相位元素落入到每個子區間的個數包括： 模長集合Sp中落在區間Ak內的模長元素個數為fk，表示為：
其中，?丨為求集合元素個數的運算，N為陣元天線個數； 相位集合S,中落在區間Bk內的相位元素個數為gk，表示為：
5. 根據權利要求1中所述的方法，其特征在于，計算模長與相位分布的歸一化概率的 公式為：
其中，fk表示模長集合Sp中落在區間Ak內的模長元素個數，gk表示相位集合S$中落 在區間Bk內的相位元素個數，N為陣元天線個數。
6. 根據權利要求1中所述的方法，其特征在于，根據計算到的模長與相位分布的歸一 化概率來計算模長與相位的分布熵的公式為：
其中，表示模長分布的歸一化概率，/^1表示相位分布的歸一化概率，N為陣元天線 個數。
7. 根據權利要求1中所述的方法，其特征在于，對計算到的模長與相位的分布熵進行 加權求和運算，獲得用于定量表征陣元排布的隨機性的陣元分布熵的公式為： H=wpHp +^^1; 其中，模長分布熵Hp的權重為wp，相位分布熵I的權重為w$，且Wp+w^i1。
【專利摘要】本發明公開了一種微波凝視關聯成像系統的隨機輻射陣元排布定量表征方法，該方法通過陣元相對位置矢量的模長與相位在取值范圍內分布的均勻性來描述陣元排布隨機性；由于輻射陣元的空間排布越隨機，陣元分布熵越大，可以有效對陣元空間排布的隨機性進行定量表征，并且以陣元分布熵最大為準則，采用優化算法可得到最優的陣元空間排布，進而實現高分辨率成像。
【IPC分類】G01S13-89
【公開號】CN104569974
【申請號】CN201510066892
【發明人】王東進, 孟青泉, 郭圓月, 陸廣華, 劉波, 田超
【申請人】中國科學技術大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年2月9日