双站微波凝视关联成像方法及装置、存储介质及电子设备与流程

文档序号:17392456发布日期:2019-04-13 00:34阅读:164来源:国知局
双站微波凝视关联成像方法及装置、存储介质及电子设备与流程
本发明涉及雷达成像
技术领域
,具体涉及一种双站微波凝视关联成像方法及装置、存储介质及电子设备。
背景技术
:随着当今科学技术的快速发展,雷达技术越来越成熟。最开始雷达应用于检测物体是否有裂痕以及测距领域,直至现在雷达应用于获取特定区域的全景图像,将使用雷达进行成像的技术称为雷达成像技术;现有较成熟的雷达成像技术中,有合成孔径雷达成像技术,逆合成孔径雷达成像技术以及微波关联成像技术等等。雷达成像技术应用在社会中的多种领域,比如海上轮船在航行的过程中,通过应用雷达成像技术,确定航线的海底是否存在礁石或冰山,从而保证航行过程的安全;通过使用雷达成像技术,还可以获得深海处的地形地貌图像,从而获得难得的深海地形地貌图,丰富地质研究人员的研究资料;雷达成像技术还可应用于气象监测方面,雷达可全天候工作,实时监测特定区域的气象并生成气象图,以便于气象研究人员实时了解特定区域的气象情况。在现有的雷达成像技术中,微波关联成像技术应用最为广泛,其成像的质量高于合成孔径雷达成像技术以及逆合成孔径雷达成像技术等,但是其成像质量受到距离的影响很大,在远距离的情况下成像质量不佳。技术实现要素:本发明所要解决的技术问题是提供一种双站微波凝视关联成像方法,通过该方法,可以对需要进行成像的目标区域进行远距离探测,从而保证在远距离探测时,在目标区域获得较优的辐射场随机性,得到的关联成像的图片分辨率更高。本发明还提供了一种双站微波凝视关联成像装置,用以保证上述方法在实际中的实现及应用。一种双站微波凝视关联成像方法,包括:确定待成像的目标区域,并根据所述目标区域的位置,在所述目标区域的上方分别设置第一发射站和第二发射站;触发所述第一发射站中的第一发射源及所述第二发射站中的第二发射源,在预先设定的脉冲周期内,同步发射跳频脉冲信号至所述目标区域所在的成像平面,获得在所述成像平面中相互垂直的第一辐射场和第二辐射场;所述第一发射源和所述第二发射源,分别由多个随机辐射单元组成,所述随机辐射单元中设置有发射天线,用于发射跳频脉冲信号;将所述第一辐射场与所述第二辐射场在所述目标区域处所形成的叠加辐射场确定为频率网格状场型的网格辐射场,并确定所述网格辐射场中各个网格中心点的随机辐射场;调用预设的接收机,接收所述目标区域散射的与所述网格辐射场对应的回波信号,并依据所述回波信号确定所述目标区域的散射回波;调用预设的关联成像算法,对所述散射回波及各个所述网格中心点的随机辐射场进行关联成像处理,获得所述目标区域对应的关联成像图。上述的方法,可选的,所述确定待成像的目标区域,包括:当接收到对成像目标的成像请求时,获取所述成像请求中包含的所述成像目标的位置信息;依据所述成像目标的位置信息,在已建立的空间坐标系中,确定对所述成像目标进行成像的目标区域。上述方法,可选的,所述根据所述目标区域的位置,在所述目标区域的上方分别设置第一发射站和第二发射站,包括:在所述目标区域上方的第一高度处确定第一中心点,并在所述目标区域上方的第二高度处确定第二中心点;所述第一中心点相对于所述目标区域中目标位置点的斜下视角,与所述第二中心点相对于所述目标位置点的斜下视角相等;依据所述第一中心点确定所述第一发射站的位置,并依据所述第二中心点确定所述第二发射站的位置;所述第一中心点与所述目标位置点连线的投影垂直于所述第二中心点与所述目标位置点连线的投影。上述的方法,可选的,所述触发所述第一发射站中的第一发射源及所述第二发射站中的第二发射源,在预先设定的脉冲周期内,同步发射跳频脉冲信号至所述目标区域所在的成像平面,获得在所述成像平面中相互垂直的第一辐射场和第二辐射场,包括:触发所述第一发射站中的第一发射源,在所述预先设定的脉冲周期内,向所述目标区域所在成像平面内发射跳频脉冲信号,生成与已建立的空间坐标系中y方向垂直的多条辐射场条带,并根据所述与y方向垂直的多条辐射场条带确定所述第一辐射场;同时,触发所述第二发射站中的第二发射源,在所述预先设定的脉冲周期内,向所述目标区域所在的成像平面内发射跳频脉冲信号,生成与已建立的空间坐标系中x方向垂直的多条辐射场条带,并根据所述与所述x方向垂直的多条辐射场条带确定所述第二辐射场。上述的方法,可选的,所述触发所述第一发射站中的第一发射源,在所述预先设定的脉冲周期内,向所述目标区域所在成像平面内发射跳频脉冲信号,及触发所述第二发射站中的第二发射源,在所述预先设定的脉冲周期内,向所述目标区域所在的成像平面内发射跳频脉冲信号,包括:为所述第一发射源中的多个随机辐射单元及所述第二发射源中的多个随机辐射单元,设定相同的高精度时间和频率基准;基于所述高精度时间和频率基准,触发所述第一发射源中的多个随机辐射单元与所述第二发射源中的多个随机辐射单元,在所述预先设定的脉冲时间周期内,同步向所述目标区域所在的成像平面同步发射脉内与脉间的跳频脉冲信号。上述的方法,可选的,所述确定所述网格辐射场中各个网格中心点的随机辐射场,包括:通过所述网格辐射场,将所述目标区域划分成有序排列且大小一致的各个网格,并确定所述各个网格中心点对应所述目标区域的位置矢量;调用预设的辐射场公式,对所述各个网格中心点的位置矢量计算随机辐射场,并调用预设的修正辐射场公式,对所述各个网格中心点的随机辐射场进行修正,获得所述各个网格中心点的修正随机辐射场。上述的方法,可选的,所述调用预设的关联成像算法,对所述散射回波及各个所述网格中心点的随机辐射场进行关联成像处理,获得所述目标区域对应的关联成像,包括:对所述散射回波和随机辐射场进行空间和时间的采样,并调用预先设置的离散化成像方程,生成与所述随机辐射场和散射回波相关的成像方程矩阵矢量;根据所述成像方程矩阵矢量获得目标散射系数,确定关联成像的算符,将所述目标散射系数与所述算符代入预先设置的空间关联成像算法进行计算,获得所述目标区域的关联成像图。一种双站微波凝视关联成像装置,包括:设置单元,用于确定待成像的目标区域,并根据所述目标区域的位置,在所述目标区域的上方分别设置第一发射站和第二发射站;触发单元,用于触发所述第一发射站中的第一发射源及所述第二发射站中的第二发射源,在预先设定的脉冲周期内,同步发射跳频脉冲信号至所述目标区域所在的成像平面,获得在所述成像平面中相互垂直的第一辐射场和第二辐射场;所述第一发射源和所述第二发射源,分别由多个随机辐射单元组成,所述随机辐射单元中设置有发射天线,用于发射跳频脉冲信号;确定单元,用于将所述第一辐射场与所述第二辐射场在所述目标区域处所形成的叠加辐射场确定为频率网格状场型的网格辐射场,并确定所述网格辐射场中各个网格中心点的随机辐射场;接收单元,用于调用预设的接收机,接收所述目标区域散射的与所述网格辐射场对应的回波信号,并依据所述回波信号确定所述目标区域的散射回波;成像单元,用于调用预设的关联成像算法,对所述散射回波及各个所述网格中心点的随机辐射场进行关联成像处理,获得所述目标区域对应的关联成像图。一种存储介质,其特征在于,所述存储介质包括存储的程序,其中,在所述程序运行时控制所述存储介质所在的设备执行如上所述的双站微波凝视关联成像方法。一种电子设备,包括存储器,以及一个或者一个以上的指令,其中一个或者一个以上指令存储于存储器中,且经配置以由一个或者一个以上处理器执行上述的双站微波凝视关联成像方法。与现有技术相比,本发明包括以下优点:本发明提供了一种双站微波凝视关联成像方法,包括:确定待成像的目标区域,并根据所述目标区域的位置,在所述目标区域的上方分别设置第一发射站和第二发射站;触发第一发射站中的第一发射源及第二发射站中的第二发射源,在预先设定的脉冲周期内,同步发射跳频脉冲信号至目标区域所在的成像平面,获得在成像平面中相互垂直的第一辐射场和第二辐射场;将第一辐射场与第二辐射场在所述目标区域处所形成的叠加辐射场确定为频率网格状场型的网格辐射场,并确定网格辐射场中各个网格中心点的随机辐射场;调用预设的接收机,接收所述目标区域散射的与所述网格辐射场对应的回波信号,并依据回波信号确定目标区域的散射回波;调用预设的关联成像算法,对散射回波及各个网格中心点的随机辐射场进行关联成像处理,获得目标区域对应的关联成像图。应用本发明提供的方法,可以对需要进行成像的目标区域进行微波关联成像处理,从而获得目标区域的成像图,本发明提供的方法中,所述网格辐射场中的各个网格内随机辐射场的空间相关函数的3db主瓣宽度不随目标成像距离的增加而增加,从而保证在远距离关联成像时,在目标区域获得较优的辐射场随机性,得到高质量的关联成像图。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本发明实施例提供的一种双站微波凝视成像方法的方法流程图;图2为本发明实施例提供的一种双站微波凝视成像方法的示例图;图3为本发明实施例提供的一种双站微波凝视成像方法的方法流程又一示例图;图4为本发明实施例提供的一种双站微波凝视成像方法的方法流程又一示例图;图5为本发明实施例提供的一种双站微波凝视成像方法的方法流程又一示例图;图6为本发明实施例提供的一种双站微波凝视成像方法的方法流程又一示例图;图7为本发明实施例提供的一种双站微波凝视成像方法的方法流程又一示例图;图8为本发明实施例提供的一种双站微波凝视成像装置的结构示例图;图9为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。在本申请中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本发明可用于众多通用或专用的计算装置环境或配置中。例如:个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器装置、包括任何使用雷达或是设置雷达的装置或设备的等等。本发明实施例提供了一种双站微波凝视关联成像方法,该方法可以应用在多种系统平台,比如雷达系统,其执行主体可以为计算机终端或是计算机服务器,所述方法的方法流程图如图1所示,具体包括:s101:确定待成像的目标区域,并根据所述目标区域的位置,设置第一发射站和第二发射站;本发明实施例提供的方法中,执行主体计算机终端或是计算机服务器通过接收指令,对接收得到的指令进行解析,从而确定待成像的目标区域,根据对指令进行解析确定待成像的目标区域的具体位置,通过预先设置的算法,对所述目标区域的具体位置进行计算,得到所述第一发射站与第二发射站在所述目标区域上方的合理位置,根据计算得到的合理位置,将所述第一发射站与第二发射站调整至合理位置。需说明的是,所述第一发射站和第二发射站均为雷达或雷达系统。s102:触发所述第一发射站中的第一发射源及所述第二发射站中的第二发射源,在预先设定的脉冲周期内,同步发射跳频脉冲信号至所述目标区域所在的成像平面,获得在所述成像平面中相互垂直的第一辐射场和第二辐射场;所述第一发射源和所述第二发射源,分别由多个随机辐射单元组成,所述随机辐射单元中设置有发射天线,用于发射跳频脉冲信号;本发明实施例提供的方法中,将所述第一发射站与第二发射站的位置调整好之后,触发第一发射站以及第二发射站中预设的发射源,所述发射源在预先设定的脉冲周期内,向目标区域所在的成像平面同步发射跳频脉冲信号,在所述成像平面中形成频率条带状的第一辐射场与第二辐射场,所述形成第一辐射场与第二辐射场的频率条带相互垂直;所述跳频脉冲信号是由预先设置的随机辐射单元中的发射天线发射的,所述发射源由多个随机辐射单元组成的随机辐射天线阵列,通过对所述第一发射与所述第二发射站位置的合理布局,使得两个发射站的随机辐射天线阵列中心与成像区域中心的连线在成像平面的投影相互垂直。s103:将所述第一辐射场与所述所述第二辐射场在所述目标区域处所形成的叠加辐射场确定为频率网格状场型的网格辐射场,并确定所述网格辐射场中各个网格中心点的随机辐射场;本发明实施例提供的方法中,所述第一发射源与第二发射源同时向所述目标区域所在的成像平面发射脉冲信号时,第一发射源发射的脉冲信号所形成的第一辐射场与第二发射源发射的脉冲信号所形成的第二辐射场,同时叠加在所述目标区域所在的成像平面时,形成频率网格状场型的网格辐射场,通过所述网格辐射场将所述目标区域划分成大小一致、有序排列的各个网格,并确定各个网格中心点的随机辐射场,所述各个网格内随机辐射场的空间相关函数3db主瓣的宽度不随成像距离的增加而增加。s104:调用预设的接收机,接收所述目标区域散射的与所述网格辐射场对应的回波信号,并依据所述回波信号确定所述目标区域的散射回波;本发明实施例提供的方法中,调用预先设置的接收机,接收所述被网格辐射场覆盖的目标区域内,经由各个物体对脉冲信号散射后的回波信号,调用预先设置的散射回波公式,对所述回波信号进行计算,得到接收机天线接收的整个目标区域内的散射回波。s105:调用预设的关联成像算法,对所述散射回波及各个所述网格中心点的随机辐射场进行关联成像处理,获得所述目标区域对应的关联成像图;本发明实施例提供的方法中,调用预先设置的关联成像算法,对所述计算得到的各个所述网格中心点的随机辐射场与所述网格辐射场覆盖的目标区域内的散射回波进行关联成像处理,得到所述目标区域的高质量成像图,所述各个网格内随机辐射场的空间相关函数3db主瓣的宽度不随成像距离的增加而增加,因而目标区域的成像图的质量不会因为发射站与所述目标区域的距离远而下降。本发明实施例提供的方法中,通过确定目标区域的具体位置,在所述目标区域的上方分别设置第一发射站和第二发射站,通过触发第一发射站与第二发射站在预先设定的脉冲周期内,同步发射跳频脉冲信号至所述目标区域所在的成像平面,经过形成的第一辐射场与第二辐射场叠加在所述目标区域上,形成频率网格状场型的网格辐射场,确定所述网格辐射场中各个网格中心点的随机辐射场;调用预先设置的接收机,接收所述目标区域散射的与所述网格辐射场对应的回波信号,并依据所述回波信号确定所述目标区域的散射回波,调用预先设置的关联成像算法,对所述散射回波及各个网格中心点的随机辐射场进行关联成像处理,获得所述目标区域对应的关联成像图;本发明实施例提供的方法中,所述各个网格内随机辐射场的空间相关函数的3db主瓣宽度不随成像距离的增加而增加,可应用本发明实施例提供的方法获得远距离的、高质量的目标成像图。本发明实施例提供的方法中,在对所述第一发射站与第二发射站的位置进行调整时,需要确定目标区域的具体位置,确定所述目标区域的具体位置的过程如下:当接收到对成像目标的成像请求时,获取所述成像请求中包含的所述成像目标的位置信息;本发明实施例提供的方法中,当执行主体接收到关于所述对成像目标的成像请求时,对所述请求进行解析,获得请求中包含的目标位置的具体位置信息,所述具体的位置信息可以为所述成像目标的坐标位置以及所述成像目标的区域大小,依据所述坐标位置以及成像目标的区域大小,从而确定所述目标区域的具体位置。依据所述成像目标的位置信息,在已建立的空间坐标系中,确定对所述成像目标进行成像的目标区域;本发明实施例提供的方法中,根据所述成像目标的具体位置信息,在所述目标区域的成像平面建立空间坐标系,根据建立的空间坐标系确定所述成像目标的目标区域,根据所述目标区域对所述第一发射站与第二发射站的空间位置进行合理的布置,具体如图2所示;在建立的空间坐标系上,令(x,y,z)表示直角坐标系,原点为o,位于所述目标区域成像场景中心,所述第一发射站与第二发射站分别位于两个静止或者准静止空中平台上,高度分别为h1和h2,所述h1为在所述目标区域上方的第一高度,所述h2为在所述目标区域上方的第二高度;所述第一中心点相对于所述目标区域中目标位置点的斜下视角,与所述第二中心点相对于所述目标区域中目标位置点的斜下视角均为α,即所述第一发射站与第二发射站对目标成像区域的斜下视角都为α;所述第一中心点与第二中心点的坐标分别为(0,-h1tanα,h1)和(-h2tanα,0,h2),所述第一中心点与所述第二中心点分别为第一发射站与第二发射站的随机辐射天线阵列的中心点,所述第一发射站与第二发射站的发射阵列口面分别为d1和d2;所述第一发射站的随机辐射阵列中心与第二发射站的随机辐射阵列中心与目标成像区域中心的连线在成像平面的投影相互垂直;所述目标成像区域,也即第一发射站与第二发射站发射的波束覆盖区域,为g。d1包含发射天线i1个,d2包含发射天线i2个,接收天线位于发射口面d1或者d2内。第n个发射阵列的第i个发射天线和接收天线的坐标分别用和表示。本发明实施例提供的方法中,在实际的微波关联成像中,反射几何、遮掩以及相干闪烁等散射特性与观测角度密切相关。因而,在实际应用中,本发明所述的第一发射站与第二发射站相对于目标区域的观测角θ往往限制于15°之内。根据几何构型,α和θ的关系为所以,通常情况下,α取值要小于10°。本发明实施例提供的方法中,通过向所述目标成像区域发射脉冲信号,形成随机辐射场,向所述目标成像区域发射脉冲信号的具体过程如下所示:触发所述第一发射站中的第一发射源,在所述预先设定的脉冲周期内,向所述目标区域所在成像平面内发射跳频脉冲信号,生成与已建立的空间坐标系中y方向垂直的多条辐射场条带,并根据所述与y方向垂直的多条辐射场条带确定所述第一辐射场;同时,触发所述第二发射站中的第二发射源,在所述预先设定的脉冲周期内,向所述目标区域所在的成像平面内发射跳频脉冲信号,生成与已建立的空间坐标系中x方向垂直的多条辐射场条带,并根据所述与所述x方向垂直的多条辐射场条带确定所述第二辐射场;本发明实施例提供的方法中,第一个发射站d1在成像平面xoy形成与y方向垂直的q个辐射场条带,形成频率条带状的第一辐射场;第二个发射站d2在成像平面xoy形成与x方向垂直的q个辐射场条带,形成频率条带状的第二辐射场;两个发射站形成的辐射场在目标成像区域叠加,在所述目标区域所在的成像平面形成频率网格状场型的网格辐射场,具体如图3所示;本发明实施例提供的方法中,为了提高发射信号的随机性,第一发射站与第二发射站发射的信号采用脉内和脉间均跳频的形式,使得在一个脉冲发射周期内,发射站发射的信号形成的辐射场在空间上形成与发射距离向垂直的条带状的辐射场,距离发射站不同距离的条带由不同的辐射场覆盖,具体如图3所示;所述条带状辐射场条带的宽度由脉内跳频间隔δt和发射站对目标成像区域的斜下视角α决定;第一发射站与第二发射站中的随机辐射阵列中的第i路发射单元的发射信号为:其中,t表示时间,t表示发射信号脉冲周期,δt为脉内跳频间隔,q为脉内跳频个数,脉冲宽度为qδt,l为总发射脉冲数目,fn,i,l,q为第n个雷达站第i阵列天线单元在第l脉冲第q个子脉冲的跳频频率,在发射站发射带宽b围内随机选择,l=1,2,…l,n=1or2,i=1,2,…i1ori2,q=1,2…q;所述第一发射站与第二发射站中的随机辐射阵列的所有的天线单元所使用的随机跳频都是相互正交的,所述发射信号的信号波形示意图如图4所示。本发明实施例提供的方法中,触发所述第一发射站中的第一发射源,在所述预先设定的脉冲周期内,向所述目标区域所在成像平面内发射跳频脉冲信号,及触发所述第二发射站中的第二发射源,在所述预先设定的脉冲周期内,向所述目标区域所在的成像平面内发射跳频脉冲信号,具体包括:为所述第一发射源中的多个随机辐射单元及所述第二发射源中的多个随机辐射单元,设定相同的高精度时间和频率基准;基于所述高精度时间和频率基准,触发所述第一发射源中的多个随机辐射单元与所述第二发射源中的多个随机辐射单元,在所述预先设定的脉冲时间周期内,同步向所述目标区域所在的成像平面同步发射脉内与脉间的跳频脉冲信号。本发明实施例提供的双站微波凝视关联成像方法中,所述第一发射站的第一发射源中,包含多个随机辐射单元。所述第二发射站的第二发射源中也包含多个随机辐射单元。所述第一发射源和第二发射源的随机辐射单元之间都设定相同的高精度时间和频率基准。基于所述相同的高精度时间和频率基准,触发所述第一发射源和第二发射源中的各个随机辐射单元,在脉冲周期内同步所述目标区域所在的成像平面同步发射脉内与脉间的跳频脉冲信号。同时,调用脉冲信号计算公式,对所述第一发射站和第二发射站中各个随机辐射单元发射的脉内与脉间的跳频脉冲信号进行计算,获得每一个随机辐射单元发射的脉冲跳频信号,需说明的是,所述各个随机辐射单元中均设有发射天线,所述跳频脉冲信号由所述发射天线发出,计算所述各个随机辐射单元的跳频脉冲信号则为计算各个发射天线所发射的发射信号。本发明实施例提供的方法中,确定所述网格辐射场中各个网格中心点的随机辐射场,具体包括:通过所述网格辐射场,将所述目标区域划分成有序排列且大小一致的各个网格,并确定所述各个网格中心点对应所述目标区域的位置矢量;调用预设的辐射场公式,对所述各个网格中心点的位置矢量计算随机辐射场,并调用预设的修正辐射场公式,对所述各个网格中心点的随机辐射场进行修正,获得所述各个网格中心点的修正随机辐射场。本发明实施例提供双站微波凝视关联成像方法中,在获得所述频率网格状场型的网格辐射场后,所述目标区域被划分成多个网格,其中,所述目标区域中的各个网格大小一致,且为有序排列。再通过处理器,确定各个网格的网格中心点对应所述目标区域的位置矢量。调用辐射场公式,对所述各个网格中心点的位置矢量进行计算,获得各个网格中心点的随机辐射场。需说明的是,本发明实施例中,第一辐射场和第二辐射场均为条带状场型,所述网格辐射场由所述第一辐射场和第二辐射场叠加而成,将目标成像区域g离散化,而所述网格辐射场在所述目标区域上的网格数,由所述第一辐射场和第二辐射场的条带数确定。例如第一辐射场的条带数为p,第二辐射场的条带数为q,则所述网格数为m,其中:m=p*q。上述网格中心点m为所述网格中第p行第q列第m个网格点中心的位置,其中:m=(p-1)q+(q-1)p+1,m=1,2,…m。确定所述网格中心m的目标散射系数为则目标区域为g,且计算当前网格的网格中心点m对应所述目标区域位置矢量处形成的辐射场公式为:接收机天线接收目标区域内的散射回波,位于的接收机的接收天线接收成像目标区域内经散射后的散射回波信号,并计算所述回波信号对应的散射回波为:其中,为成像区域网格位置矢量相对于接收天线相位中心位置矢量的空间方向单位矢量,为接收天线方向图函数;再调用修正辐射场公式,对各个网格中心的随机辐射场进行修正。例如对调用所述修正辐射场公式,对上述网格中心点m对应所述目标区域位置矢量处形成的辐射场公式进行修正,具体如下:所述位于的接收机的接收天线接收成像目标区域内的散射回波简化为:其中,分别表示发射站第i个发射天线的辐射方向图函数和空间位置矢量,为成像区域位置矢量相对于第n个发射站第i个发射天线中心位置矢量的空间方向单位矢量的电磁波空间传输时间,c为光速;最终获得修正后的网格中心点的随机辐射场。所述修正随机辐射场空间相关函数主瓣的3db宽度沿任意方向均小于且不随成像距离的增加而增加,表明所述随机辐射场在远距离成像区域时仍可以保持较好的随机性。在成像区域所述修正随机辐射场的空间相关函数幅值归一化近似为:其中φi,和φ0,分别为双站雷达随机辐射天线阵列单元和接收机天线在球坐标下的仰角和方位角,c为光速,为成像区域网格与周围网格的距离矢量,对成像区域任意网格沿任意方向移动或则均有也即函数的主瓣的3db宽度沿任意方向均小于所以主瓣宽度沿各个方向均较窄且不随成像距离变化而变化。应用本发明实施提供的方法,各个网格内随机辐射场的空间相关函数的3db主瓣宽度不随成像距离的增加而增加,可通过应用本发明实施例提供的方法获得远距离的、高质量的目标成像图。本发明实施例提供的方法中,调用预设的关联成像算法,对所述散射回波及各个所述网格中心点的随机辐射场进行关联成像处理,获得所述目标区域对应的关联成像,具体包括:对所述散射回波和随机辐射场进行空间和时间的采样,并调用预先设置的离散化成像方程,生成与所述随机辐射场和散射回波相关的成像方程矩阵矢量;根据所述成像方程矩阵矢量获得目标散射系数,确定关联成像的算符,将所述目标散射系数与所述算符代入预先设置的空间关联成像算法进行计算,获得所述目标区域的关联成像图。本发明实施例提供的双站微波凝视关联成像方法中,当获得所述目标区域散射回波后,对所述散射回波和随机辐射场进行空间和时间的采样,并通过调用离散化方程,对所述离散化方程进行简化,生成与所述随机辐射场和散射回波相关的成像方程矩阵矢量,具体过程包括:所述离散化方程如下所示:所述成像方程矩阵矢量如下所示:esca=erad·σ;其中,在生成成像方程矩阵矢量后,可获得目标散射系数,并由所述散射系数确定关联成像的算符,通过空间关联成像算法,代入所述目标散射系数与所述算符进行计算,获得所述目标区域的关联成像图。所述空间关联成像过程可表示为:需说明的是,为关联成像算法的算符,不同的关联成像算法体现为不同的算符。当需要进行下一次的关联成像时,可采用直接一阶场强关联算法、伪逆算法、正交匹配追踪(omp)算法、稀疏贝叶斯学习(sbl)算法等。基于上述实施例提供的方法,对所述双站微波凝视成像方法进行仿真实验,具体仿真实验内容如下:仿真所用的凝视关联成像雷达系统工作于x波段,发射脉内和脉间均跳频的发射信号形式,双站和单站发射站中的各个随机辐射单元均采用均匀阵列排布,其具体发射参数如表1所示。表1表示单站和双站凝视关联成像雷达系统参数;所包含参数在本节所有仿真中均相同。在下述仿真中,双站凝视成像的两个发射站位于同样的高度,但是本发明应用场景不受此限制。表1其中,成像距离、发射脉冲宽度、脉内跳频时间间隔在下文不同的仿真中所设有所不同,具体参数见下文。仿真1:单站与双站辐射场相关性仿真我们进行了仿真1,比较单站和双站凝视关联成像的辐射场相关性。单站和双站雷达的系统参数和成像几何构型参数如表1和所示,其发射信号形式如表2所示,雷达平台高度为1km。图5给出了单站和双站凝视关联成像的辐射场的相关特性。在雷达平台高度为1km时,从图5可以看出,对于单站雷达,其辐射场的空间相关特性沿y方向较好,而沿x方向,受限于发射孔径,单站雷达的辐射场空间相关特性较差,主瓣较宽,副瓣较高。对于双站雷达,其x,y方向的辐射场相关性的主瓣都较窄,同时沿x轴和[1,-1,0]方向有较高的副瓣。仿真2:单站与双站凝视成像仿真下面在不同成像距离下,对单站和双站雷达进行如下仿真。单站和双站雷达的系统参数和发射信号形式与。仿真目标如下图所示。为了对成像结果进行评价,定义归一化恢复误差为其中,σ表示成像区域的散射系数向量,表示恢复的散射系数向量。仿真在不同的成像距离,也即不同的雷达平台高度下,对成像目标进行反演,比较单站和双站雷达对目标对恢复结果。仿真参数如表2和表3所示,表2为单站和双站雷达系统参数,表3为单站和双站雷达不同平台高度的成像场景参数,表4为单站和双站恢复图像的nsme;表2雷达平台高度单站双站2km成像区域大小80m×80m80m×80m成像网格大小2m×2m2m×2m5km成像区域大小120m×120m120m×120m成像网格大小3m×3m3m×3m10km成像区域大小160m×160m160m×160m成像网格大小4m×4m4m×4m表3表4图7为不同雷达平台高度下单站与双站凝视关联成像雷达的图像反演结果,从图7中可以看出,在信噪比为25db的条件下,双站雷达的图像恢复效果要远优于单站的恢复效果。从表4中恢复图像的nmse也可以看出,双站雷达的恢复图像的nmse更小,恢复结果更好。仿真3:不同成像距离下双站雷达的辐射场的空间相关特性在不同成像距离条件下,双站雷达平台高度分别为1km和10km,表5为仿真3成像场景具体参数,仿真场景大小参数如表5所示:雷达平台高度1km雷达平台高度10km辐射场区域大小40m×40m200m×200m空间网格大小0.5m×0.5m0.5m×0.5m表5在不同成像距离条件下,双站雷达的辐射场相关特性如图6示。从图6可以看出,在不同成像距离下,双站凝视关联成像的辐射场的相关函数的主瓣的3db波瓣宽度随成像距离增大并未增加。而其副瓣的高度不随成像距离而变化,宽度随成像距离的增加而增大。从仿真结果可以看出,利用本发明的成像方法可以获得更优的辐射场随机特性,实现对目标的高分辨成像。综上,本仿真验证了本实施例提供的方法的正确性、可实现性和有效性。与图1所述的方法相对应,本发明实施例还提供了一种双站微波凝视关联成像装置,用于对图1中方法的具体实现,本发明实施例提供的双站微波凝视关联成像装置可以应用计算机终端或各种移动设备中,其结构示意图如图8所示,具体包括:设置单元801,用于确定待成像的目标区域,并根据所述目标区域的位置,在所述目标区域的上方分别设置第一发射站和第二发射站;触发单元802,用于触发所述第一发射站中的第一发射源及所述第二发射站中的第二发射源,在预先设定的脉冲周期内,同步发射跳频脉冲信号至所述目标区域所在的成像平面,获得在所述成像平面中相互垂直的第一辐射场和第二辐射场;所述第一发射源和所述第二发射源,分别由多个随机辐射单元组成,所述随机辐射单元中设置有发射天线,用于发射跳频脉冲信号;确定单元803,用于将所述第一辐射场与所述第二辐射场在所述目标区域处所形成的叠加辐射场确定为频率网格状场型的网格辐射场,并确定所述网格辐射场中各个网格中心点的随机辐射场;接收单元804,用于调用预设的接收机,接收所述目标区域散射的与所述网格辐射场对应的回波信号,并依据所述回波信号确定所述目标区域的散射回波;成像单元805,用于调用预设的关联成像算法,对所述散射回波及各个所述网格中心点的随机辐射场进行关联成像处理,获得所述目标区域对应的关联成像图。本发明实施例提供的装置中,要预先确定需要进行成像的目标区域,并由设置单元,根据所述目标区域的位置,在所述目标区域的上方,分别设置第一发射站和第二发射站,再由所述触发单元,触发所述第一发射站的第一发射源和第二发射站的第二发射源,在预设的脉冲周期内,同步发射跳频脉冲信号至所述目标区域所在的成像平面,在所述成像平面中获得相互垂直的第一辐射场和第二辐射场。其中,所述第一发射源和第二发射源均由多个随机辐射单元组成,所述随机辐射单元中设置有发射天线,用于发射跳频脉冲信号。根据所述跳频脉冲信号,在所述目标区域处由第一辐射场和第二辐射场进行叠加形成的叠加辐射场,由所述确定单元确定所述叠加的辐射场为频率网格状场型的网格辐射场,并确定所述网格辐射场中各个网格中心点的随机辐射场。当所述目标区域散射与所述网格辐射场对应的回波信号时,由所述接收单元,调用预设的接收机,接收所述回波信号,并依据所述回波信号确定所述目标区域的散射回波。最后,由所述成像单元,调用预设的关联成像算法,对所述散射回波及各个所述网格中心点的随机辐射场进行关联成像处理,获得所述目标区域对应的关联成像图。在本发明实施例提供的装置中,基于前述方案,设置单元801配置为:当接收到对成像目标的成像请求时,获取所述成像请求中包含的所述成像目标的位置信息;依据所述成像目标的位置信息,在已建立的空间坐标系中,确定对所述成像目标进行成像的目标区域。在本发明实施例提供的装置中,基于前述方案,设置单元801配置为:在所述目标区域上方的第一高度处确定第一中心点,并在所述目标区域上方的第二高度处确定第二中心点;所述第一中心点相对于所述目标区域中目标位置点的斜下视角,与所述第二中心点相对于所述目标位置点的斜下视角相等;依据所述第一中心点确定所述第一发射站的位置,并依据所述第二中心点确定所述第二发射站的位置;所述第一中心点与所述目标位置点连线的投影垂直于所述第二中心点与所述目标位置点连线的投影。在本发明实施例提供的装置中,基于前述方案,触发单元802配置为:触发所述第一发射站中的第一发射源,在所述预先设定的脉冲周期内,向所述目标区域所在成像平面内发射跳频脉冲信号,生成与已建立的空间坐标系中y方向垂直的多条辐射场条带,并根据所述与y方向垂直的多条辐射场条带确定所述第一辐射场;同时,触发所述第二发射站中的第二发射源,在所述预先设定的脉冲周期内,向所述目标区域所在的成像平面内发射跳频脉冲信号,生成与已建立的空间坐标系中x方向垂直的多条辐射场条带,并根据所述与所述x方向垂直的多条辐射场条带确定所述第二辐射场。在本发明实施例提供的装置中,基于前述方案,触发单元802配置为:为所述第一发射源中的多个随机辐射单元及所述第二发射源中的多个随机辐射单元,设定相同的高精度时间和频率基准;基于所述高精度时间和频率基准,触发所述第一发射源中的多个随机辐射单元与所述第二发射源中的多个随机辐射单元,在所述预先设定的脉冲时间周期内,同步向所述目标区域所在的成像平面同步发射脉内与脉间的跳频脉冲信号。在本发明实施例提供的装置中,基于前述方案,确定单元803配置为:通过所述网格辐射场,将所述目标区域划分成有序排列且大小一致的各个网格,并确定所述各个网格中心点对应所述目标区域的位置矢量;调用预设的辐射场公式,对所述各个网格中心点的位置矢量计算随机辐射场,并调用预设的修正辐射场公式,对所述各个网格中心点的随机辐射场进行修正,获得所述各个网格中心点的修正随机辐射场。在本发明实施例提供的装置中,基于前述方案,成像单元805配置为:对所述散射回波和随机辐射场进行空间和时间的采样,并调用预先设置的离散化成像方程,生成与所述随机辐射场和散射回波相关的成像方程矩阵矢量;根据所述成像方程矩阵矢量获得目标散射系数,确定关联成像的算符,将所述目标散射系数与所述算符代入预先设置的空间关联成像算法进行计算,获得所述目标区域的关联成像图。本发明实施例还提供了一种存储介质,所述存储介质包括存储的指令,其中,在所述指令运行时控制所述存储介质所在的设备执行下述双站微波凝视关联成像方法:确定待成像的目标区域,并根据所述目标区域的位置,在所述目标区域的上方分别设置第一发射站和第二发射站;触发所述第一发射站中的第一发射源及所述第二发射站中的第二发射源,在预先设定的脉冲周期内,同步发射跳频脉冲信号至所述目标区域所在的成像平面,获得在所述成像平面中相互垂直的第一辐射场和第二辐射场;所述第一发射源和所述第二发射源,分别由多个随机辐射单元组成,所述随机辐射单元中设置有发射天线,用于发射跳频脉冲信号;将所述第一辐射场与所述第二辐射场在所述目标区域处所形成的叠加辐射场确定为频率网格状场型的网格辐射场,并确定所述网格辐射场中各个网格中心点的随机辐射场;调用预设的接收机,接收所述目标区域散射的与所述网格辐射场对应的回波信号,并依据所述回波信号确定所述目标区域的散射回波;调用预设的关联成像算法,对所述散射回波及各个所述网格中心点的随机辐射场进行关联成像处理,获得所述目标区域对应的关联成像图。上述的方法,可选的,所述确定待成像的目标区域,包括:当接收到对成像目标的成像请求时,获取所述成像请求中包含的所述成像目标的位置信息;依据所述成像目标的位置信息,在已建立的空间坐标系中,确定对所述成像目标进行成像的目标区域。上述的方法,可选的,所述根据所述目标区域的位置,在所述目标区域的上方分别设置第一发射站和第二发射站,包括:在所述目标区域上方的第一高度处确定第一中心点,并在所述目标区域上方的第二高度处确定第二中心点;所述第一中心点相对于所述目标区域中目标位置点的斜下视角,与所述第二中心点相对于所述目标位置点的斜下视角相等;依据所述第一中心点确定所述第一发射站的位置,并依据所述第二中心点确定所述第二发射站的位置;所述第一中心点与所述目标位置点连线的投影垂直于所述第二中心点与所述目标位置点连线的投影。上述的方法,可选的,所述触发所述第一发射站中的第一发射源及所述第二发射站中的第二发射源,在预先设定的脉冲周期内,同步发射跳频脉冲信号至所述目标区域所在的成像平面,获得在所述成像平面中相互垂直的第一辐射场和第二辐射场,包括:触发所述第一发射站中的第一发射源,在所述预先设定的脉冲周期内,向所述目标区域所在成像平面内发射跳频脉冲信号,生成与已建立的空间坐标系中y方向垂直的多条辐射场条带,并根据所述与y方向垂直的多条辐射场条带确定所述第一辐射场;同时,触发所述第二发射站中的第二发射源,在所述预先设定的脉冲周期内,向所述目标区域所在的成像平面内发射跳频脉冲信号,生成与已建立的空间坐标系中x方向垂直的多条辐射场条带,并根据所述与所述x方向垂直的多条辐射场条带确定所述第二辐射场。上述的方法,可选的,所述触发所述第一发射站中的第一发射源,在所述预先设定的脉冲周期内,向所述目标区域所在成像平面内发射跳频脉冲信号,及触发所述第二发射站中的第二发射源,在所述预先设定的脉冲周期内,向所述目标区域所在的成像平面内发射跳频脉冲信号,包括:为所述第一发射源中的多个随机辐射单元及所述第二发射源中的多个随机辐射单元,设定相同的高精度时间和频率基准;基于所述高精度时间和频率基准,触发所述第一发射源中的多个随机辐射单元与所述第二发射源中的多个随机辐射单元,在所述预先设定的脉冲时间周期内,同步向所述目标区域所在的成像平面同步发射脉内与脉间的跳频脉冲信号。上述的方法,可选的,所述确定所述网格辐射场中各个网格中心点的随机辐射场,包括:通过所述网格辐射场,将所述目标区域划分成有序排列且大小一致的各个网格,并确定所述各个网格中心点对应所述目标区域的位置矢量;调用预设的辐射场公式,对所述各个网格中心点的位置矢量计算随机辐射场,并调用预设的修正辐射场公式,对所述各个网格中心点的随机辐射场进行修正,获得所述各个网格中心点的修正随机辐射场。上述的方法,可选的,所述调用预设的关联成像算法,对所述散射回波及各个所述网格中心点的随机辐射场进行关联成像处理,获得所述目标区域对应的关联成像,包括:对所述散射回波和随机辐射场进行空间和时间的采样,并调用预先设置的离散化成像方程,生成与所述随机辐射场和散射回波相关的成像方程矩阵矢量;根据所述成像方程矩阵矢量获得目标散射系数,确定关联成像的算符,将所述目标散射系数与所述算符代入预先设置的空间关联成像算法进行计算,获得所述目标区域的关联成像图。本发明实施例还提供了一种电子设备,其结构示意图如图9所示,具体包括存储器901,以及一个或者一个以上的指令902,其中一个或者一个以上指令902存储于存储器901中,且经配置以由一个或者一个以上处理器903执行所述一个或者一个以上指令902进行以下操作:确定待成像的目标区域,并根据所述目标区域的位置,在所述目标区域的上方分别设置第一发射站和第二发射站;触发所述第一发射站中的第一发射源及所述第二发射站中的第二发射源,在预先设定的脉冲周期内,同步发射跳频脉冲信号至所述目标区域所在的成像平面,获得在所述成像平面中相互垂直的第一辐射场和第二辐射场;所述第一发射源和所述第二发射源,分别由多个随机辐射单元组成,所述随机辐射单元中设置有发射天线,用于发射跳频脉冲信号;将所述第一辐射场与所述第二辐射场在所述目标区域处所形成的叠加辐射场确定为频率网格状场型的网格辐射场,并确定所述网格辐射场中各个网格中心点的随机辐射场;调用预设的接收机,接收所述目标区域散射的与所述网格辐射场对应的回波信号,并依据所述回波信号确定所述目标区域的散射回波;调用预设的关联成像算法,对所述散射回波及各个所述网格中心点的随机辐射场进行关联成像处理,获得所述目标区域对应的关联成像图。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于系统或系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述得比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下,即可以理解并实施。专业人员还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。当前第1页12
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