[发明专利]微波凝视关联成像系统的随机辐射阵元排布定量表征方法

说明书

技术领域

本发明涉及辐射源设计技术领域，尤其涉及一种微波凝视关联成像系统的随机辐射阵元排布定量表征方法。

背景技术

微波凝视关联成像是指利用位于静止平台的雷达对固定区域进行成像，其可以实现对特定区域的连续凝视观测和成像。传统的凝视成像，也即实孔径成像，其角度分辨率受实际天线阵列孔径的约束，限制了其在实际中的应用。

基于时空两维随机辐射场的高分辨微波凝视关联成像体制，其通过构造时空两维随机变化的辐射场与固定凝视区域内的目标相互作用，通过接收的散射回波与辐射场作信息处理，来得到观测区域内目标的高分辨雷达像。这种新型的成像体制核心是时空两维随机辐射场，由于微波频段幅度、相位、频率都可以预设且精确已知，因此时空两维随机辐射场可以通过成像系统参数和发射信号参数等演算而得。由于时空两维随机辐射场在不同时刻不同空间位置的场值都不同，接收回波中包含了更多的可用于目标分辨的调制信息，最后对接收到的散射回波与时空两维随机辐射场进行信息处理，就能获得对凝视区域的全景反演图像。

在微波凝视关联成像系统中，随机辐射源的构造是一项关键技术，其性能的好坏对成像分辨率有很大的影响。辐射源的构造分为发射信号的设计以及辐射阵元空间排布设计两个部分，其中辐射阵元空间排布的设计的主要难点是需要找到一个可以对某一特定排布的随机性进行定量表征的量。但是，现有技术中还没有相关方案能够定量表征辐射阵元空间排布的随机性的量。

发明内容

本发明的目的是提供一种微波凝视关联成像系统的随机辐射阵元排布定量表征方法，便于优化阵元空间的排布。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种微波凝视关联成像系统的随机辐射阵元排布定量表征方法，该方法包括：

根据阵元的位置坐标，计算所有阵元中任意两个不同阵元的相对位置矢量的模长与相位，获得相对位置矢量的模长集合与相位集合；

根据模长集合与相位集合的取值区间进行均匀分割，获得若干对应的子区间；

确定模长集合中模长元素与相位集合中相位元素落入到每个子区间的个数，进而计算模长与相位分布的归一化概率；

根据计算到的模长与相位分布的归一化概率来计算模长与相位的分布熵；

对计算到的模长与相位的分布熵进行加权求和运算，获得用于定量表征阵元排布的随机性的阵元分布熵。

进一步的，所述获得相对位置矢量的模长集合与相位集合包括：

设阵元天线位置坐标集合为P＝{(x_i,y_i)|i＝1,...,N}，N为阵元天线个数；

计算所有阵元中任意两个不同阵元的相对位置矢量集合：

其中，(x_i,y_i)与(x_j,y_j)分别为两个不同阵元的位置坐标；φ_ij＝arcsin[(y_i-y_j)/ρ_ij]；

获得包含所有阵元中任意两个不同阵元的相对位置矢量的模长集合S_ρ与相位集合S_φ：

进一步的，所述根据模长集合与相位集合的取值区间进行均匀分割，获得若干对应的子区间包括：

设模长集合S_ρ中模长元素的最大值为D，则其取值区间为(0,D]，将区间(0,D]划分为个等长的子区间，子区间长度其中第k个子区间A_k为：

相位集合S_φ的相位元素分布在[0,π]内，将其划分为个等长的子区间，区间长度为其中第k个子区间B_k为：

进一步的，确定模长集合中模长元素与相位集合中相位元素落入到每个子区间的个数包括：

模长集合S_ρ中落在区间A_k内的模长元素个数为f_k，表示为：

其中，为求集合元素个数的运算，N为阵元天线个数；

相位集合S_φ中落在区间B_k内的相位元素个数为g_k，表示为：

进一步的，计算模长与相位分布的归一化概率的公式为：