基于稀疏阵列的微波关联成像系统与成像方法

摘要

本发明公开了一种基于稀疏阵列的微波关联成像系统与成像方法，主要解决现有技术在雷达天线与目标没有非径向相对运动时成像效果差，分辨率低的问题。该系统包括：发射天线(1)、目标(2)、接收机(3)和信号处理器(5)，发射天线(1)由稀布阵列天线构成，各阵元发射不同的微波编码信号在空间非相干叠加形成微波辐射场，通过该微波辐射场对目标(2)进行照射产生目标散射回波，存储目标(2)表面的微波辐射场(4)，接收机(3)采用单天线、单通道接收目标散射回波；接收机(3)接收到的目标散射回波和预存的微波辐射场(4)通过信号处理器(5)处理，得到目标的成像。本发明能够在雷达天线与目标没有非径向相对运动时，实现对目标的无模糊、超分辨成像，可用于机载前视雷达、球载雷达对目标的超分辨成像。

主权项

一种基于稀疏阵列的微波关联成像方法，包括如下步骤：1)获取目标的辐射场矩阵Φ和散射回波向量y；2)根据目标在空间的分布特征选择稀疏基矩阵Ψ；3)将辐射场矩阵Φ与所选稀疏基矩阵Ψ相乘，得到测量矩阵Θ＝ΦΨ；4)通过散射回波向量公式y＝Θα+ε，其中ε为高斯白噪声向量，求解下式得到稀疏系数向量α：$\underset{\alpha \in C^N}{\min }{\left|\right|\alpha \left|\right|}_{\omega ,1}+(1/2\gamma ){\left|\right|\mathrm{\Theta \alpha }-y\left|\right|}_2^2$其中||·||_ω,1为加权L1范数，表示为：|·|表示取复数的模值，稀疏系数向量α＝[ζ₁,ζ₂,…,ζ_n,…,ζ_N]^H∈C^N×1，H表示向量的共轭转置，C表示复数空间；[ω₁,ω₂,…,ω_n,…,ω_N]^T∈R^N×1为给定的非负权值向量，T表示向量的转置，R表示实数空间；||·||₂为L2范数，γ为与噪声水平有关的常数；5)将步骤4求得的稀疏系数向量α代入公式x＝Ψα，解得目标的后向散射系数向量x；6)将目标的后向散射系数向量x重排为与目标大小P×Q对应的矩阵，利用重排后得到的矩阵成像，即得到目标的成像。