[发明专利]一种基于阵列波束形成的干涉式被动微波成像系统及方法

权利要求书

1.一种基于阵列波束形成的干涉式被动微波成像系统，其特征在于，

所述系统包括一个干涉阵列(4)，所述干涉阵列(4)包括P个数字子阵(3)，每个所述数字子阵(3)包括N个相控子阵(2)；每个所述相控子阵(2)包括M个天线单元(1)；

所述N个相控子阵(2)通过相控阵波束形成方法形成指向相同的相控阵波束；每个数字子阵(3)在相控阵波束指向范围内生成数字波束，同时每个数字子阵(3)作为一个单元参与干涉阵列(4)的干涉式相关运算，在数字波束范围内完成干涉式被动微波成像。

2.根据权利要求1所述的基于阵列波束形成的干涉式被动微波成像系统，其特征在于，每个所述相控子阵(2)通过相控阵波束形成方法形成一个相控阵波束；所述系统共形成P×N个相控阵波束，所述P×N个相控阵波束指向一致；

所述系统通过配置相控阵波束形成参数，控制相控阵波束指向完成整体观测区域的扫描。

3.根据权利要求1所述的基于阵列波束形成的干涉式被动微波成像系统，其特征在于，每个所述数字子阵(3)通过数字阵列波束形成方法生成Q个数字波束；所述P个数字子阵(3)形成P×Q个数字波束；所述P×Q个数字波束分为Q组，每组包含P个数字波束，每组包含的P个数字波束分别来自P个数字子阵(3)，且组内P个数字波束的波束指向相同；Q组数字波束共有Q个数字波束指向，所有数字波束指向位于相控阵波束范围内；

所述系统通过配置数字子阵波束形成参数，控制数字波束指向在相控阵波束区域内进行扫描，抑制干涉式被动微波成像的视场混叠。

4.根据权利要求3所述的基于阵列波束形成的干涉式被动微波成像系统，其特征在于，所述干涉阵列(4)在Q组数字波束的每组组内进行干涉相关运算，每组的干涉式相关运算完成该组数字波束指向范围内的干涉式被动微波成像；Q组干涉式被动微波成像构成完整干涉式被动微波成像。

5.根据权利要求1-4之一所述的基于阵列波束形成的干涉式被动微波成像系统，其特征在于，所述相控子阵(2)中的天线单元(1)及数字子阵(3)中的相控子阵(2)的排布方式均为等间距阵列排布。

6.根据权利要求1-4之一所述的基于阵列波束形成的干涉式被动微波成像系统，其特征在于，所述干涉阵列(4)包含的P个数字子阵(3)的排布原则为完成空间频率域的有效覆盖；所述完成空间频率域的有效覆盖，具体包括：

取P个数字子阵(3)的阵列中心，坐标集合为A＝{(x_p/λ,y_p/λ)|1≤p≤P}，其中，p为第p个数字子阵(3)，(x_p,y_p)为第p个数字子阵(3)阵列中心坐标，λ为观测波长；

对于横向相邻数字子阵(3)的间距d_u，满足其中，d_u＝(x_p-x_p-1)/λ；x_p，x_p-1分别为横向相邻的第p个和第p-1个数字子阵(3)的横坐标；θ_x为干涉式被动微波成像横向视场张角；

对于纵向相邻数字子阵(3)的间距d_v，满足其中d_v＝(y_p-y_p-1)/λ；y_p，y_p-1分别为纵向相邻的第p个和第p-1个数字子阵(3)的纵坐标,θ_y为干涉式被动微波成像纵向视场张角。

7.一种基于阵列波束形成的干涉式被动微波成像方法，基于权利要求1-6之一所述系统实现，所述方法包括：

将多个天线单元(1)排布形成相控子阵(2)，再将多个相控子阵(2)排布形成数字子阵(3)，最后将多个数字子阵(3)排布形成干涉阵列(4)；并利用相控子阵(2)采用相控阵波束形成的方法形成相控阵波束，完成整体观测区域的扫描；进一步利用数字子阵(3)采用数字波束形成的方法形成数字波束，在相控阵波束区域内进行扫描，抑制干涉式被动微波成像的视场混叠；最后在干涉阵列(4)内进行干涉式相关运算，完成干涉式被动微波成像。

8.权利要求7所述的基于阵列波束形成的干涉式被动微波成像方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

首先，利用P×N个相控子阵(2)通过相控阵波束形成方法形成P×N个相控阵波束，所述P×N个相控阵波束指向一致；并通过配置相控子阵波束形成的参数，控制相控阵波束指向，完成整体观测区域的扫描；

然后，利用P个数字子阵(3)通过数字阵列波束形成方法形成P×Q个数字波束，并将P×Q个数字波束分为Q组，每组包含P个分别来自P个数字子阵(3)的数字波束，且每组内P个数字波束的波束指向相同；所述Q组数字波束是指共有Q个数字波束指向；所有数字波束指向位于相控阵波束范围内；并通过配置数字子阵波束形成参数，控制数字波束指向，在相控阵波束区域内进行扫描，抑制干涉式被动微波成像的视场混叠；

最后，在干涉阵列(4)的Q组数字波束的每组组内进行干涉相关运算，每个数字子阵作为一个干涉单元参与每组的干涉式相关运算，每组的干涉式相关运算完成该组数字波束指向范围内的干涉式被动微波成像；Q组干涉式被动微波成像构成完整干涉式被动微波成像。