专利名称：微波凝视成像的方法
技术领域：
本发明涉及雷达、微波遥感及精确制导领域的成像技术，具体而言，本发明涉及微 波凝视成像的方法。
背景技术：
传统的实孔径成像雷达，包括波束扫描雷达、相控阵雷达及焦平面成像雷达等。对 于波束扫描雷达，由于波束覆盖范围的限制，需要利用机械扫描方式改变波束方向。如
图1 所示，为常规的天线波束方向示意图。相控阵雷达用计算机控制波束的形成和扫描取代机 械扫描，它通过控制阵列天线的各个单元的相位和幅度以形成在空间满足一定分布特性的 波束，并且能够改变其扫描指向，克服了机械扫描带来的问题。焦平面成像雷达则利用天线 系统的偏焦，实现多波束，然后利用多个“馈源”来探测焦面上的辐射，最后利用该信息进行 成像。实孔径雷达成像的分辨单元就是天线波束照射区域，即实孔径雷达成像的空间分 辨率取决于天线孔径，要提高分辨率就必须增大天线尺寸或者增加阵列数目。具体地说，单 波束扫描雷达需要减小天线波束宽度，增大天线的口径。相控阵雷达提高分辨率的方法本 质上也是要减小波束宽度，根据阵列合成理论，需要增加阵元个数才能实现。焦平面成像雷 达是通过将多元单片式探测器阵列置于较大口径的抛物反射面或者透镜天线的焦面，利用 馈源阵列的偏焦，把收集到的目标、背景的毫米波辐射能量聚焦于二维馈源阵列上。类似于 光学成像，其成像分辨率取决于天线孔径，提高该体制雷达分辨率难度也是较大的。实孔径 和焦平面成像雷达的发射信号均为固定形式的周期信号，不同时刻形成辐射场的波前分布 基本一致，当辐射场与目标相互作用时，散射场将一个波束内的目标信息融合在一起，目标 信息虽然隐含在回信信号中，却无法进行提取，即每次接收回波包含的散射场信息均相同， 多次的积累只能提高信噪比，并不能带来可用于目标分辨的额外信息，这是传统的实孔径 和焦平面雷达成像分辨率取决于天线孔径的根本原因。因此，有必要提出一种有效的技术方案，解决现有技术中雷达成像分辨率较低的 问题。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别通过时空两维随机辐射场的 微波凝视成像，克服传统实孔径雷达空间分辨率取决天线孔径的缺陷，实现高分辨的微波 凝视成像。本发明实施例提出了一种基于时空两维随机辐射场的微波凝视成像的方法，与传 统的微波成像有本质不同，微波成像波束为具有特种随机分布特征的天线口面场，不再是 简单的点源辐射，而是多相位中心辐射，且辐射信号为经过特殊调制的随机信号。所述微波凝视成像的方法包括以下步骤微波成像辐射源为具有特种随机分布特征的天线口面场，对波束覆盖目标区域进行随机辐射，形成具有时空两维随机分布特征的辐射场ψρ,Ο，既体现时间维的随机特性， 同时体现空间维的随机特性；辐射场O与被探测目标相互作用后，形成回波散射场，由接收机接收散射回波 信号 K(P^ii)；所述回波散射场信号与目标区域随机辐射场ψρ,O进行关联成像处理， 反演和重构待测区域的目标图像，实现微波凝视成像。根据本发明的实施例，所述辐射场ο为
权利要求
1.一种微波凝视成像的方法，其特征在于，包括以下步骤微波成像辐射源为具有特种随机分布特征的天线口面场，对波束覆盖目标区域进行随 机辐射，形成具备时、空两维随机分布特征的辐射场，其随机特征表现为时、空两维 理想的非相关特性；辐射场ψρ,Ο与被探测目标相互作用后，形成回波散射场，由接收机接收散射回波信号^jr)-,将所述接收回波散射场信号与目标区域随机辐射场ψ^ )进行时、空两维关 联成像处理，重构待测区域的目标空间信息分布，实现微波凝视成像。
2.如权利要求ι所述的微波凝视成像的方法，其特征在于，所述随机辐射场O为
3.如权利要求2所述的微波凝视成像的方法，其特征在于，波束覆盖目标区域内任意 不同分辨单元不6上的辐射场具有非相关特征，其非相关特性表征为
4.如权利要求2所述的微波凝视成像的方法，其特征在于，不同时刻波束覆盖目标区 域内的辐射场之间具有非相关特征，其非相关特性表征为
5.如权利要求2所述的微波凝视成像的方法，其特征在于，所述接收机所接收到回波 散射场信号~为
6.如权利要求1所述的微波凝视成像的方法，其特征在于，所述散射场为时不变的目 标散射特性对时变的随机辐射场的空间调制。
7.如权利要求1所述的微波凝视成像的方法，其特征在于，为了实现对隐含在散射场中的目标图像进行反演与重构，对接收散射场与已知非相关随机辐射场进行时、空两维关 联成像处理上式中，X {}关联图像处理算法。
8.如权利要求1所述的微波凝视成像的方法，其特征在于，增加凝视时间或照射次数， 散射场中所包含的目标可辨识信息也随之增多，通过融合多次关联处理的信息，实现成像 空间分辨率的提升。
9.如权利要求1所述的微波凝视成像的方法，其特征在于，所述基于时空两维辐射场 的微波凝视成像的方法应用于同步轨道卫星或空中悬停平台载体上。
全文摘要
本发明实施例提出了一种基于时、空两维随机辐射场和关联处理的微波凝视成像方法，包括特殊要求天线口面场对波束覆盖的目标区域进行随机辐射，形成具备时、空两维随机分布特征的辐射场要求同时满足时间维和空间维的非相关特性；辐射场与被探测目标相互作用后，由接收机接收回波散射场信号通过接收散射场与已知辐射场的关联成像处理，提取出待测区域的目标空间信息分布，实现微波凝视成像。本发明提出的上述方案，通过时、空两维辐射场的关联微波凝视成像，克服了传统实孔径雷达空间分辨率取决天线孔径的缺陷，能实现高分辨的微波凝视成像。
文档编号G01S7/41GK102141618SQ201110000699
公开日2011年8月3日 申请日期2011年1月4日 优先权日2011年1月4日
发明者周凌云, 周海飞, 徐浩, 杨予昊, 王东进, 陈卫东 申请人:中国科学技术大学