[發明專利]綜合孔徑輻射計虛擬相關稀疏成像方法及系統

有效

• 申請號: 201811016821.9
• 申請日: 2018-09-03
• 公開（公告）號: CN109061645B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 申艷;劉靜;婁淑琴;陳瑩;郝曉莉;侯亞麗;陳后金;聞映紅;張超;黃亮
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 鄒芳德

本發明提供了一種綜合孔徑輻射計虛擬相關稀疏成像方法和系統，屬于綜合孔徑輻射計成像技術領域。該方法首先對仿真地面場景或者實際地面場景通過天線陣列進行觀測，獲取輻射觀測信號；對輻射觀測信號兩兩進行復相關，得到稀疏天線陣列觀測到的可見度函數；在可見度函數實測點的周圍進行插值，確定待插值點位置，模擬該位置的可見度函數值，得到插值后的可見度函數，進行傅里葉反變換，得到重建的地面場景亮溫圖。本發明采用虛擬相關插值對觀測到的信號及其稀疏可見度函數進行數據擴充，能夠以較少的天線單元進行地面觀測，獲得與更大天線陣等效的成像效果；有效降低了綜合孔徑輻射計系統的成本及結構復雜度。

技術領域

本發明涉及綜合孔徑輻射計成像技術領域，具體涉及一種綜合孔徑輻射計虛擬相關稀疏成像方法及系統。

背景技術

綜合孔徑輻射計是一種新型的被動式探測器，可在沙塵、煙霧、夜晚等惡劣條件下對隱匿的金屬目標實現高分辨率成像。利用主動式雷達成像，稱為合成孔徑技術，而對于利用被動式雷達成像，則稱為綜合孔徑技術。

通過孔徑綜合技術，可以利用小口徑天線陣列來“綜合”一個等效的大天線，與傳統實孔徑方法相比降低了構造大天線的代價。然后根據陣元間的復相關運算測得場景的可見度函數，并反演出目標場景的高溫分布圖像。可見度函數的采樣點數由基線的相對位置決定，由于基線的數量有限，獲得的采樣點數據及其稀疏，難以有效反演地面場景信息，但是增加采樣點數意味著增加天線數量，這會大大增加硬件成本。因此，需要利用稀疏的數據有效重建地面場景。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠以較少的天線陣元數實現較高精度的二維綜合孔徑成像，有效降低綜合孔徑輻射計系統的成本及結構復雜度的綜合孔徑輻射計虛擬相關稀疏成像方法及系統，以解決上述背景技術中存在的技術問題。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案：

一方面，本發明提供的一種綜合孔徑輻射計虛擬相關稀疏成像方法，該方法包括如下流程步驟：

步驟S110：構建稀疏天線陣列，對待成像地面場景進行觀測，獲取輻射觀測信號；

步驟S120：對所述輻射觀測信號兩兩進行復相關，得到所述稀疏天線陣列觀測到的可見度函數；

步驟S130：在可見度函數實測點的周圍進行插值，確定待插值點位置，模擬待插值點位置的可見度函數值，得到插值后的可見度函數；

步驟S140：對所述插值后的可見度函數進行傅里葉反變換，得到重建的地面場景亮溫圖。

進一步的，所述稀疏天線陣列采用22單元的“Y”型稀疏陣列方式。

進一步的，所述步驟S120具體包括：

對所述觀測信號兩兩進行復相關，得到稀疏天線陣列觀測到的可見度函數V，可見度函數所在的平面被稱為uv平面。

進一步的，所述步驟S130中，所述可見度函數值的模擬具體包括：

步驟S131：在所述uv平面選取偏移量d，根據實測點位置為(u₀,v₀)，確定待插入點位置(u',v')；

其中，所述待插入點位置(u',v')為：

(u₀+d,v₀+d)、(u₀+d,v₀-d)、(u₀-d,v₀+d)或(u₀-d,v₀-d)中的一種；

步驟S132：根據待插值點的位置(u',v')，計算對應的基線位置(x',y')；