[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

本發明涉及目標近場電磁散射特性測試與診斷技術領域，提供了一種目標近場微波成像測試中的圖像聚焦方法、裝置及系統，該方法包括以下步驟：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；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；計算金屬球與運動平臺之間的參考距離及測量距離，根據該參考距離和測量距離得到相位校正因子；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。本發明方法能夠消除因運動平臺的移動誤差引起的目標二維微波圖像散焦現象。

技術領域

本發明涉及目標近場電磁散射特性測試與診斷技術領域，尤其涉及目標近場微波成像測試中的圖像聚焦方法、圖像聚焦裝置及近場目標微波成像測試系統。

背景技術

微波成像診斷是目標電磁散射特性測試的一種重要手段，通常是將被測目標架設于高精度轉臺或帶有轉頂的金屬支架上，再通過轉臺或者轉頂帶動目標旋轉，從而獲取被測目標在不同方位的電磁散射特性數據，最后基于孔徑合成方法得到關于目標散射源分布的二維微波圖像。這種目標運動而測量裝置靜止的測試被稱作逆合成孔徑雷達(InverseSynthetic Aperture Radar,ISAR)模式。

而在一些應用場景中，當測試現場沒有轉臺或轉頂可供使用時，則需要將測量裝置架設于運動平臺上，從而完成對目標不同方位散射數據的采集。這種模式由于目標靜止而測量裝置運動，因而被稱作合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar,SAR)模式。

目前SAR模式的散射測試一般是將測量裝置置于運動平臺上以實現孔徑掃描，例如能在高精度導軌上運動的掃描架。但在近場測試條件下，如果被測目標的尺寸較大，則需要在較長的孔徑進行掃描測試才能滿足近遠場變換的精度要求。但更長的測試孔徑意味著需要鋪設更長的導軌，這將大大增加系統復雜度、測試成本以及測試周期。

另一種成本更低、靈活性更高的方法則是將測量裝置固定在機動車輛上，通過車輛運動實現對被測目標不同角度的掃描測試。這種方法的缺陷在于，相比于高精度的導軌，車輛運動位置誤差較大，容易造成目標二維微波圖像沿方位像(橫向)出現嚴重的散焦問題，從而影響對目標散射源的定位和診斷。

因此，針對以上不足，需要提供一種SAR模式下目標近場微波成像測試中的圖像聚焦方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于基于運動平臺對目標進行SAR模式近場微波成像測試時目標二維微波圖像沿方位像(橫向)出現的嚴重散焦問題，針對現有技術中的缺陷，提供了一種目標近場微波成像測試中的圖像聚焦方法。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種目標近場微波成像測試中的圖像聚焦方法，包括以下步驟：

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。

優選地，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，