[發明專利]目標近場微波成像測試中的圖像聚焦方法、裝置及系統

有效

• 申請號: 202010124775.5
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN111257877B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 呂鳴;候浩浩;高超;劉芳;趙軼倫
• 申請（專利權）人: 北京環境特性研究所
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S7/40;G01R29/08;G01S19/42
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 楊洋

1.一種目標近場微波成像測試中的圖像聚焦方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、構建目標近場微波成像測試系統，包括：被測目標、測量裝置、運動平臺、GPS系統、金屬球；其中，所述測量裝置搭載于運動平臺上用于對被測目標進行孔徑掃描；所述金屬球置于測量裝置收發天線主瓣照射范圍內；

S2、控制運動平臺繞被測目標的中心運動，并利用GPS系統記錄運動平臺的位置，同時控制測量裝置進行掃頻測試，并采集掃頻測試數據，所述掃頻測試數據包括目標掃頻測試數據和金屬球掃頻測試數據；

S3、根據GPS系統記錄的運動平臺的位置計算金屬球與運動平臺之間的參考距離，利用所述金屬球掃頻測試數據計算金屬球與運動平臺之間的測量距離，根據該參考距離和測量距離得到相位校正因子；

S4、根據所述相位校正因子對所述目標掃頻測試數據進行補償，并進行成像處理，得到聚焦后的目標二維微波圖像。

2.根據權利要求1所述的目標近場微波成像測試中的圖像聚焦方法，其特征在于，在步驟S3中通過以下公式計算金屬球與運動平臺之間的參考距離Rc_n：

其中，

上式中，R₀表示掃描孔徑中心至被測目標中心的距離，φ表示金屬球球心和運動平臺初始位置分別與被測目標中心連線的夾角，θ_n表示第n個脈沖發出時運動平臺相對被測目標中心的方位角，(x_c，y_c)表示以被測目標中心為原點時所述金屬球的坐標，R_c0表示金屬球與被測目標中心的距離。

3.根據權利要求2所述的目標近場微波成像測試中的圖像聚焦方法，其特征在于，所述步驟S3中根據該參考距離和測量距離得到相位校正因子，包括：

1)根據參考距離和測量距離計算金屬球徑向距離誤差d_n：

d_n＝R′_cn-R_cn

其中，R′_cn表示根據所述金屬球掃頻測試數據經過IFFT變換后得到的金屬球與運動平臺之間的測量距離，Rc_n為金屬球與運動平臺之間的參考距離；

2)通過以下公式計算方位角θ_n的相位校正因子ψ_n(f)：

上式中，j表示虛數符號，f表示測量裝置發射的電磁波頻率，c₀表示真空光速，d_n表示方位角為θ_n時金屬球徑向距離誤差。

4.根據權利要求1所述的目標近場微波成像測試中的圖像聚焦方法，其特征在于，所述方法還包括：

預先利用GPS系統分別采集被測目標中心和金屬球球心的位置坐標。

5.根據權利要求1所述的目標近場微波成像測試中的圖像聚焦方法，其特征在于：所述方法構建的目標近場微波成像測試系統中，所述金屬球與被測目標中心之間的距離為掃描孔徑中心至被測目標中心的距離的1/4至1/2倍。

6.一種圖像聚焦裝置，其特征在于，包括：

數據獲取單元，用于通過GPS系統獲取運動平臺的位置，同時獲取掃頻測試數據；其中，掃頻測試數據由搭載于運動平臺上的測量裝置繞被測目標的中心運動進行孔徑掃描獲得，且測量裝置收發天線主瓣照射范圍內置有金屬球；所述掃頻測試數據包括目標掃頻測試數據和金屬球掃頻測試數據；

校正因子計算單元，用于根據運動平臺的位置計算所述金屬球與運動平臺之間的參考距離，利用所述金屬球掃頻測試數據計算金屬球與運動平臺之間的測量距離，根據該參考距離和測量距離得到相位校正因子；

圖像校正單元，用于根據所述相位校正因子對所述目標掃頻測試數據進行補償，并進行成像處理，得到聚焦后的目標二維微波圖像。

7.根據權利要求6所述的圖像聚焦裝置，其特征在于：所述數據獲取單元中，所述金屬球與被測目標中心之間的距離為掃描孔徑中心至被測目標中心的距離的1/4至1/2倍。