一種動(dòng)目標(biāo)微波凝視關(guān)聯(lián)成像的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種動(dòng)目標(biāo)微波凝視關(guān)聯(lián)成像的方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，針對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的成像雷達(dá)主要有實(shí)孔徑成像雷達(dá)和逆合成孔徑成像雷達(dá) (Inverse Synthetic Aperture Radar，ISAR)。實(shí)孔徑成像雷達(dá)主要包括單波束掃描雷達(dá)、 相控陣?yán)走_(dá)和焦平面雷達(dá)等，實(shí)孔徑雷達(dá)的成像分辨單元是天線波束的照射區(qū)域，其成像 分辨率取決于天線孔徑，要提高分辨率就必須增大天線的橫向孔徑，導(dǎo)致陣列規(guī)模過大，系 統(tǒng)成本耗費(fèi)昂貴。ISAR成像以目標(biāo)與雷達(dá)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)，以距離-多普勒技術(shù)為 核心，通過目標(biāo)與雷達(dá)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成虛擬孔徑，由該虛擬孔徑來獲得高的方位向的 分辨率。即在成像過程中，如果轉(zhuǎn)角較大，則ISAR雷達(dá)的方位向分辨率較高，而如果轉(zhuǎn)角較 小，則ISAR雷達(dá)的方位向分辨率較低，因而在凝視成像場景下，ISAR圖像的方向分辨率難 以保證。
[0003] 由于微波凝視關(guān)聯(lián)成像方法不依賴于目標(biāo)與雷達(dá)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，將該方法應(yīng)用 于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像，可以在凝視成像場景下，突破瑞利準(zhǔn)則，得到超越實(shí)孔徑雷達(dá)天線孔徑衍 射極限的高分辨率，但如果在凝視成像時(shí)間內(nèi)，目標(biāo)由當(dāng)前成像單元運(yùn)動(dòng)到下一個(gè)成像單 元，將會(huì)造成成像模糊，甚至成像錯(cuò)誤。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種動(dòng)目標(biāo)微波凝視關(guān)聯(lián)成像的方法，通過該方法可以解決 凝視成像時(shí)間過長時(shí)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跨分辨單元走動(dòng)所造成的成像模糊問題，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)目標(biāo)的 微波凝視關(guān)聯(lián)成像。
[0005] -種動(dòng)目標(biāo)微波凝視關(guān)聯(lián)成像的方法，所述方法包括：
[0006] 確定雷達(dá)角度分辨率和天線到成像平面之間的距離，并由此計(jì)算得到雷達(dá)在成像 平面處的方位向分辨率；
[0007] 根據(jù)計(jì)算得到的方位向分辨率，并結(jié)合目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度，以保證運(yùn)動(dòng)目標(biāo)沒有跨 分辨單元走動(dòng)為準(zhǔn)則計(jì)算出所允許的最大時(shí)間切片長度；
[0008] 將所述最大時(shí)間切片長度內(nèi)的目標(biāo)散射回波和演算所得的隨機(jī)輻射場矩陣進(jìn)行 關(guān)聯(lián)處理，反演和重構(gòu)出待測區(qū)域的目標(biāo)圖像，實(shí)現(xiàn)動(dòng)目標(biāo)微波凝視關(guān)聯(lián)成像。
[0009] 由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，通過該方法可以解決凝視成像時(shí)間過長 時(shí)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跨分辨單元走動(dòng)所造成的成像模糊問題，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)目標(biāo)的微波凝視關(guān)聯(lián)成 像。
【附圖說明】
[0010] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用 的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 附圖。
[0011] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供動(dòng)目標(biāo)微波凝視關(guān)聯(lián)成像的方法流程圖；
[0012] 圖2為本發(fā)明所舉實(shí)例的成像場景示意圖；
[0013] 圖3為本發(fā)明所舉實(shí)例稀疏凝視成像場景；
[0014] 圖4為本發(fā)明所舉實(shí)例稀疏成像場景的成像反演結(jié)果；
[0015] 圖5為本發(fā)明所舉實(shí)例非稀疏凝視成像場景；
[0016] 圖6為本發(fā)明所舉實(shí)例非稀疏成像場景的成像反演結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本 發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施 例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0018] 本發(fā)明實(shí)施例對(duì)凝視成像時(shí)間進(jìn)行切片處理，以保證在單個(gè)時(shí)間切片內(nèi)運(yùn)動(dòng)目標(biāo) 沒有跨分辨單元走動(dòng)。下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述，如圖1所示 為本發(fā)明實(shí)施例所提供動(dòng)目標(biāo)微波凝視關(guān)聯(lián)成像的方法流程圖，所述方法包括：
[0019] 步驟11:確定雷達(dá)角度分辨率和天線到成像平面之間的距離，并由此計(jì)算得到雷 達(dá)在成像平面處的方位向分辨率；
[0020] 在該步驟中，若雷達(dá)角度分辨率為0，天線到成像平面之間的距離為R，則雷達(dá)在 成像平面處的方位向分辨率p=R0。
[0021] 步驟12 :根據(jù)計(jì)算得到的方位向分辨率，并結(jié)合目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度，以保證運(yùn)動(dòng)目 標(biāo)沒有跨分辨單元走動(dòng)為準(zhǔn)則計(jì)算出所允許的最大時(shí)間切片長度；
[0022] 在該步驟中，若目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度為V，則所允許的最大時(shí)間切片長度
[0023]另外，在系統(tǒng)參數(shù)確定以后，雷達(dá)的角度分辨率是固定不變的，這樣方位向分辨率 P隨著天線到成像平面之間的距離而改變，使得在動(dòng)目標(biāo)微波凝視關(guān)聯(lián)成像中，最大時(shí)間 切片長度隨目標(biāo)到雷達(dá)之間距離而變化；當(dāng)目標(biāo)逐漸接近雷達(dá)時(shí)，所允許的最大時(shí)間切片 長度逐漸減小。
[0024] 步驟13 :將所述最大時(shí)間切片長度內(nèi)的目標(biāo)散射回波和演算所得的隨機(jī)輻射場 矩陣進(jìn)行關(guān)聯(lián)處理，反演和重構(gòu)出待測區(qū)域的目標(biāo)圖像，實(shí)現(xiàn)動(dòng)目標(biāo)微波凝視關(guān)聯(lián)成像。
[0025] 具體實(shí)現(xiàn)中，根據(jù)凝視成像場景的不同，采用不同的算法對(duì)目標(biāo)散射回波和演算 所得的隨機(jī)輻射場矩陣進(jìn)行關(guān)聯(lián)處理，反演得到凝視成像區(qū)域內(nèi)動(dòng)目標(biāo)成像結(jié)果，具體來 說：
[0026] 若凝視成像場景內(nèi)的目標(biāo)滿足稀疏分布特性，則采用稀疏重構(gòu)算法對(duì)目標(biāo)散射回 波和演算所得的隨機(jī)輻射場矩陣進(jìn)行關(guān)聯(lián)處理；
[0027] 若凝視成像場景內(nèi)的目標(biāo)不滿足稀疏分布特性，則采用正則化方法對(duì)目標(biāo)散射回 波和演算所得的隨機(jī)輻射場矩陣進(jìn)行關(guān)聯(lián)處理。
[0028] 下面以具體的實(shí)例對(duì)上述動(dòng)目標(biāo)微波凝視關(guān)聯(lián)成像的方法進(jìn)行詳細(xì)說明：
[0029] 首先，確定雷達(dá)角度分辨率0，天線到成像平面之間的距離R，由公式P = R 0計(jì) 算得到雷達(dá)在成像平面處的方位向分辨率P ;
[0030] 然后，以保證運(yùn)動(dòng)目標(biāo)沒有跨分辨單元走動(dòng)為準(zhǔn)則，由雷達(dá)方位向分辨率P和目 標(biāo)運(yùn)動(dòng)v計(jì)算出所允許的最大時(shí)間切片長度，這里
[0031] 再將時(shí)間切片內(nèi)的目標(biāo)散射回波^和演算所得的隨機(jī)輻射場矩陣W進(jìn)行關(guān)聯(lián)處 理，反演和重構(gòu)待測區(qū)域的目標(biāo)圖像，實(shí)現(xiàn)動(dòng)目標(biāo)微波凝視關(guān)聯(lián)成像。
[0032] 這里，假設(shè)口面場的覆蓋范圍為S'，取口徑面上任意一點(diǎn)廠'，該點(diǎn)在t時(shí)刻的輻 射信號(hào)形式為= 接收機(jī)空間位置為P = 散射場為凝視 成像區(qū)域?yàn)镾，成像區(qū)域上處的后向散射系數(shù)為，則時(shí)空兩維隨機(jī)輻射場的表達(dá)式 為：
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