[发明专利]二维镜像综合孔径辐射成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及微波遥感及探测技术领域，具体涉及一种二维微波辐射成像方法。 

背景技术

综合孔径辐射计利用多个离散的小天线合成较大的实孔径，采用稀疏阵列排布，大大减少了天线的质量和体积，解决了分辨率与孔径尺寸之间的固有矛盾。但是这种优势是以系统结构和信号处理复杂度为代价的，特别是对于大型综合孔径系统如星载综合孔径辐射计，由于阵元数目过多，系统结构和信号处理将非常复杂，此外庞大的数据量也是一个不可忽视的重要问题。这些因素都限制了系统性能的进一步提高。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种二维微波辐射成像方法，该方法使用较少的天线数目获取传统大型综合孔径提供的高分辨率，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。 

一种基于共面天线阵列的综合孔径辐射成像方法，包括以下步骤： 

(1)设立两个垂直于被测场景的反射面，使得被测场景的辐射信号通过四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第一反射面反射被天线阵列接收，第三路径为辐射信号经过第二反射面反射被天线阵列接收，第四路径为辐射信号依次经过第一反射面、第二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四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，并构建相关输出R_ij与余弦可见度CV()的关系方程 

R_ij＝CV(x_j-x_i，y_j-y_i)-CV(x_j-x_i，y_j+y_i)-CV(x_j+x_i，y_j-y_i)+CV(x_j+x_i，y_j+y_i)； 

其中，x_i，x_j分别为第i和j根天线与第一反射面的间距，y_i，y_j分别为第i和j根天线与第二反射面的间距； 

(4)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()； 

(5)重建场景亮温图像 u_m＝mΔu，v_n＝nΔv，Δs＝ΔuΔv， 

其中， 表示场景在θ， 方位上的亮温，θ表示辐射信号与天线阵列平面法线的夹角， 表示辐射信号在天线阵列平面上的投影与天线阵列横向的夹角，Δu，Δv分别表示天线阵列在横向和纵向上的相邻天线以天线阵列工作波长为单位的最小间距；正整数M，N取值保证CV(u_m，v_n)，m＝1，2L M，n＝1，2L N能在步骤(4)的求解结果中查询到。 

本发明的技术效果体现在：本发明通过设置两个垂直于被测场景的反射面，使得被测场景的辐射信号通过四条路径被天线阵列接收。再通过变换方法使得被测场景的辐射信号等效于被四个天线阵列所接收，从而获取了传统方法四倍的阵元数。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。 

附图说明

图1为二维镜像综合孔径的示意图； 

图2为本发明方法的硬件原理框图； 

图3为本发明实例的天线阵列排布图； 

图4被测场景辐射信号示意图。 

图5本发明实例中余弦可见度的位置 

图6本发明与传统二维综合孔径成像方法的仿真比较 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。 

本发明利用相关输出、余弦可见度、场景亮度温(亮度温度)分布之间的关系，通过求解线性方程组求解余弦可见度，然后通过反余弦变换重建场景亮温分布。 

本发明的原理如下：