专利名称：微波凝视成像关联方法
技术领域：
本发明属于雷达技术、航天遥感以及精确制导领域，具体的说，本发明涉及一种微 波凝视成像中的关联处理技术。
背景技术：
传统的微波凝视雷达成像主要采用实孔径技术。实孔径成像雷达以波束扫描雷达 为典型代表，其成像处理技术依靠将散射接收信号与发射源的信号进行相关匹配实现，由 于该过程中，发射源的信号并不应用于目标的空间分辨，因而目标的空间分辨率仅取决于 发射源阵列的空间构型，即只由传统意义上发射源阵列的波束宽度决定，波束内的被照射 目标细节则无法实现分辨。作为微波凝视成像其中一种的焦平面成像雷达的成像处理技术，则通过确立焦平 面各个接收阵列与目标之间的空间位置对应关系实现。由于焦平面成像雷达中聚焦天线严 重的衍射作用，使得上述对应关系中包含了不可逆的模糊化过程，且该过程由该衍射系统 传递函数的空间频谱覆盖范围受限导致。因而，焦平面成像雷达的目标的空间分辨率由与 聚焦天线孔径大小成正比的衍射极限决定，也与发射源的信号形式无关。如上文所述，传统的微波凝视雷达成像一般采用实孔径成像雷达或焦平面成像雷 达。无论是以波束扫描雷达为典型代表的实孔径成像雷达，还是焦平面成像雷达，其辐射 场在时间以及空间上均需要满足全相关特性，其空间分辨主要通过雷达阵列的空间扩展实 现，而与辐射场无关，因而其成像处理过程都只需直接对散射场进行处理。因此，现有传统实孔径的微波凝视成像技术只对接收信号进行处理，从而导致低 分辨率的成像。

发明内容
本发明的目的旨在至少解决现有技术中的上述问题之一。为此，本发明的实施例提出一种联合散射场以及时空两维随机辐射场的高分辨微 波凝视成像关联方法。根据本发明的一个方面，本发明实施例提出了一种微波凝视成像关联方法，所述 关联方法包括以下步骤通过随机辐射场对目标区域物体进行照射，在物体面上形成辐射 场分布；通过多通道或单通道进行散射场接收，并对目标区域物体的成像物理过程进行电 磁场分析，以得到物体面对应的整个成像区域范围内的时空两维辐射场函数；依据所述时 空两维辐射场函数统计时空两维随机辐射场的相关特性；以及根据所述统计特性，对散射 场和随机辐射场进行关联处理以反演得到目标区域物体的成像。根据本发明进一步的实施例，在时空两维随机辐射场的统计特性满足一阶场强非 相关时，对散射场和随机辐射场进行场强相关处理。根据本发明进一步的实施例，在时空两维随机辐射场的统计特性满足高阶非相关 时，对散射场和随机辐射场进行高阶场量的相关处理。发明进一步的实施例，在时空两维随机辐射场的统计特性满足一阶或者高 阶部分相关时，通过对随机辐射场直接求逆的方式对散射场进行处理。其中，在时空两维随 机辐射场的统计特性满足一阶或者高阶部分相关且凝视时间过短时，利用解最优解的方式 对散射场以及随机辐射场进行处理。本发明联合散射场以及时空两维随机辐射场，通过随机辐射场随时间和空间随机 的多样性变化，依据时空两维随机辐射场的统计相关特性的不同，而采用不同的处理方式， 实现了同样空间构型下传统微波凝视雷达波束内的高分辨成像。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。


本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中图1为本发明实施例的微波凝视成像关联方法流程图；图2为本发明实施例的随机辐射源的成像场景示意图；图3(a)与图3(b)分别为理想的高斯白噪声的时域波形和频域波形；图4为本发明实施例的随机辐射源在某个时间点的辐射花样；图5(a)与图5(b)分别为辐射场上某点的自相关函数以及两点之间的互相关函 数；图6为原始成像目标散射强度分布；图7为凝视时间足够长时，本发明实施例的基于散射场与时空两维辐射场进行场 强相关处理的成像结果；图8为凝视时间取样为2000、信噪比为32dB情况下，本发明实施例的基于直接求 逆的目标成像结果；图9为凝视时间取样为500、信噪比为32dB情况下，本发明实施例的基于直接求逆 的目标成像结果；以及图10为凝视时间取样为500、信噪比为32dB情况下，本发明实施例的基于解最优 化问题的目标成像结果。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。现在参考图1，图1为本发明实施例的微波凝视成像关联方法流程图。该图给出了 本发明基于时空两维随机辐射场的高分辨微波凝视成像中的关联处理技术，下面结合电磁 场基本原理，详细的给出了本发明中各个具体步骤中的处理细节。具体描述如下首先，通过随机辐射场对目标区域物体的照射，在物体面上形成辐射场分布(步 骤 101)。然后通过多通道或单通道进行散射场接收。对目标区域物体的上述成像物理过程进行电磁场分析，得到物体面对应的整个成像区域范围内的时空两维随机辐射场的分布函 数(步骤102)。假设特殊口面场覆盖范围为S'，口径面的物理中心为坐标原点，接收空间位置 为
权利要求
1.一种微波凝视成像关联方法，其特征在于，所述关联方法包括以下步骤通过随机辐射场对目标区域物体进行照射，在物体面上形成辐射场分布；通过多通道或单通道进行散射场接收，并对目标区域物体的成像物理过程进行电磁场 分析，以得到物体面对应的整个成像区域范围内的时空两维辐射场函数；依据所述时空两维辐射场函数统计时空两维随机辐射场的相关特性；以及根据所述统计特性，对散射场和随机辐射场进行关联处理以反演得到目标区域物体的 成像。
2.如权利要求1所述的微波凝视成像关联方法，其特征在于，在时空两维随机辐射场 的统计特性满足一阶场强非相关时，对散射场和随机辐射场进行场强相关处理。
3.如权利要求1所述的微波凝视成像关联方法，其特征在于，在时空两维随机辐射场 的统计特性满足高阶非相关时，对散射场和随机辐射场进行高阶场量的相关处理。
4.如权利要求1所述的微波凝视成像关联方法，其特征在于，在时空两维随机辐射场 的统计特性满足一阶或者高阶部分相关时，通过对随机辐射场直接求逆的方式对散射场进 行处理。
5.如权利要求4所述的微波凝视成像关联方法，其特征在于，在时空两维随机辐射场 的统计特性满足一阶或者高阶部分相关且凝视时间过短时，利用解最优解的方式对散射场 以及随机辐射场进行处理。
全文摘要
本发明公开了一种微波凝视成像关联方法，包括以下步骤通过随机辐射场对目标区域物体进行照射，在物体面上形成辐射场分布；通过多通道或单通道进行散射场接收，并对目标区域物体的成像物理过程进行电磁场分析，以得到物体面对应的整个成像区域范围内的时空两维辐射场函数；依据所述时空两维辐射场函数统计时空两维随机辐射场的相关特性；以及根据所述统计特性，对散射场和随机辐射场进行关联处理以反演得到目标区域物体的成像。本发明能够联合散射场和时空两维随机辐射场实现高分辨的目标成像。
文档编号G01S13/90GK102141617SQ201110000698
公开日2011年8月3日 申请日期2011年1月4日 优先权日2011年1月4日
发明者何学智, 刘畅畅, 孟青泉, 尹治平, 王东进, 陆广华, 马远鹏 申请人:中国科学技术大学