一种基于强度关联的微波凝视高分辨成像方法

摘要

本发明公开了一种基于强度关联的微波凝视高分辨成像方法，该方法通过联合微波辐射场与所接收散射回波的二阶强度关联，使得原本耦合在一起的目标信息分离开来，从而在凝视情况下重构高分辨目标像；与随机辐射场一阶分布相比，其观测空间不同位置二阶强度分布的时间变化率大幅减小，因此该成像方法可有效消除微波一阶关联成像中的辐射场相位敏感问题，并极大地降低关联成像对硬件系统同步误差的要求，为微波凝视关联高分辨率成像雷达的实际工程应用提供了一条可行的途径。

主权项

一种基于强度关联的微波凝视高分辨成像方法，其特征在于，该方法包括：将构建的时、空随机辐射源置于目标观测区域中形成时、空随机辐射场；计算并存储所述时、空随机辐射场的场强信息，以及接收散射场回波的场强信息；将时、空随机辐射场的场强信息与散射场回波的场强信息进行场强强度关联处理，实现目标强度散射信息的解耦；从而在凝视情况下，重构目标图像；其步骤如下：根据时、空随机辐射场的传播方程，接收的二阶散射场回波强度方程表示为离散化矩阵形式：其中，为第n个目标分辨单元位置矢量，n＝1,2,...,N；表示观测目标后向散射系数向量矩阵，为目标分辨单元处后向散射系数；表示第m个采样时刻t_m，处的随机辐射场与处的随机辐射场做复数乘积后取实部运算；为目标观测区域中随机辐射场强度分布构成的时、空二维矩阵向量，第m行第n列表示第m个采样时刻t_m目标分辨单元处的瞬时辐射场强度分布，m＝1,2,...,M；上式中，散射场回波强度由两部分贡献构成，第一部分表示入射辐射场强度的线性叠加，第二部分交叉项表示入射辐射场的一阶相关性的影响；当时、空两维随机辐射场的随机统计特性满足一阶理想或近理想随机特性时，则在积累足够次数后，第二部分的影响趋于零，表示为：$\left[\begin{array}{c}{I}^{sca}\left(t_1\right)\\ I^{sca}\left(t_2\right)\\ ·\\ ·\\ ·\\ I^{sca}\left(t_M\right)\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{I}^{rad}(t_1,\overrightarrow{r_1})& I^{rad}(t_1,\overrightarrow{r_2})& ...& I^{rad}(t_1,\overrightarrow{r_N})\\ I^{rad}(t_2,\overrightarrow{r_1})& I^{rad}(t_2,\overrightarrow{r_2})& & I^{rad}(t_2,\overrightarrow{r_N})\\ ...& & & ...\\ I^{rad}(t_M,\overrightarrow{r_1})& I^{rad}(t_M,\overrightarrow{r_2})& ...& I^{rad}(t_M,\overrightarrow{r_N})\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{\sigma }_1^2\\ {\sigma }_2^2\\ ·\\ ·\\ ·\\ {\sigma }_N^2\end{array}\right];$对时、空随机辐射场的场强信息与散射场回波的场强信息进行场强强度关联处理，强度信息的关联反映了两者之间的二阶时、空统计特性，通过关联散射场回波强度信号与时、空随机辐射场强度信息进行解耦处理，从而使得原本耦合在一起的目标信息分离开来，从而在凝视情况下，重构目标图像，其公式为：上式中，表示恢复的观测目标后向强度散射信息，I^sca表示M个离散观测时刻散射场回波强度所构成的一维矩阵向量，表示重构算法。