一维镜像综合孔径辐射成像方法

摘要

本发明提供了一维镜像综合孔径辐射成像方法，利用相关输出、余弦可见度、场景亮温分布之间的关系，构建线性方程组求解得到余弦可见度，然后通过反余弦变换或者求解冲激响应矩阵的广义逆矩阵的方式重建场景亮温分布。本发明以小阵元数获取传统的大阵元数综合孔径成像系统的成像性能，有效降低传统综合孔径成像系统结构的复杂度和信号处理的复杂度。

主权项

1.一维镜像综合孔径辐射成像方法，包括以下步骤：(1)设立一个垂直于天线阵列的反射面，使得被测场景的辐射信号通过两个路径被天线阵列接收，其中第一路径为辐射信号直接被天线阵列接收，第二路径为辐射信号经过反射面反射被天线阵列接收；(2)天线阵列中每根天线对来自二个路径的辐射信号进行加和，并通过模数转换得到数字辐射信号；(3)计算两两天线的相关输出R_ij＝E[b_ib_j]，E[b_ib_j]表示第i与第j根天线的数字辐射信号乘积；(4)利用相关输出，采用方式A或B重建场景亮温图像；方式A具体如下：A1.构建相关输出R_ij与余弦可见度CV()的关系方程R_ij＝CV(x_i-x_j)-CV(x_i+x_j)；其中，x_i，x_j分别为第i和j根天线与反射面的间距；A2.改变天线阵列或者反射面位置，重复步骤(2)和(3)构建更多的相关输出R_ij与余弦可见度CV()的关系方程，联立求解得到各方程式中的余弦可见度CV()；A3.通过反余弦变换重建场景亮温图像$\hat{T}\left(\theta \right)=\mathrm{\Delta u}[\mathrm{CV}\left(0\right)+2\underset{n=1}{\overset{N}{\Sigma }}\mathrm{CV}\left(u_n\right)\cos \left(2{\mathrm{\pi u}}_n\sin \theta \right)]u_n=\mathrm{n\Delta u}$表示场景在θ方位上的亮温，θ表示辐射信号与反射面的夹角，Δu表示天线阵列的相邻天线的最小间距，正整数N取值保证CV(u_n)，n＝1，2，L，N能在步骤A2的求解结果中查询到；方式B具体如下：B1.将被测场景区域θ∈[0，π/2]按照角度均匀划分为M个小区域A_k＝{θ|θ∈[π(k-1)/2M，πk/2M]}，θ表示辐射信号与反射面的夹角，，k＝1，2，L，M；令这M个小区域的中心位置表示为θ_k＝π(2k-1)/4M；B2.计算M个区域的冲激响应向量$g_k={\left[\begin{array}{cccccccccc}{R}_{11}^k& R_{12}^k& \Lambda & R_{1L}^k& R_{22}^k& R_{23}^k& \Lambda & R_{2L}^k& \Lambda & R_{\mathrm{LL}}^k\end{array}\right]}^T$其中，T表示转置，L表示天线阵列的阵元个数，第i与j根天线的相关输出采用直接计算得到：x_i，x_j分别为第i和j根天线与反射面的间距，且或者第i与j根天线的相关输出采用间接计算得到：将参考辐射点源置于纯净背景环境下的θ_k处，按照步骤(1)～(3)方式计算得到相关输出；B3.利用冲激响应向量重建场景亮温图像T＝G⁺V，G⁺表示冲激响应矩阵G的广义逆矩阵，G＝[g₁ g₂ L g_M]，V＝[R₁₁ R₁₂ Λ R_1L R₂₂ R₂₃ Λ R_2L Λ R_LL]^T，上标T表示转置。