本發(fā)明涉及雷達系統(tǒng)及目標檢測，具體涉及一種一體化的主被動雷達成像方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、毫米波(mmw)技術因其高頻運行、寬帶、以及在霧、衣物和包裝等各種材料穿透方面的卓越性能而成為重要工具，在通信、醫(yī)學診斷、安全掃描、大氣科學和天文學等領域得到廣泛應用。尤其在成像應用中，毫米波技術在提供高分辨率圖像和穿透表面層方面表現(xiàn)卓越，在汽車雷達和人體安檢等領域發(fā)揮關鍵作用。

2、現(xiàn)有的毫米波成像技術根據(jù)是否發(fā)射電磁波主要分為主動成像和被動成像。主動成像主動發(fā)射電磁波，具備高信噪比、高分辨率的優(yōu)勢，對目標的幾何尺寸和反射率敏感；被動成像探測目標自身的電磁輻射，對目標的溫度和發(fā)射率敏感，具備高隱蔽性、快速成像、安全性高的優(yōu)勢；在目標檢測方面，主動和被動系統(tǒng)提供不同但互補的信息，如何融合主動成像和被動成像，進而提高目標的探測能力，具有重要意義。

3、然而，現(xiàn)有的技術主要集中在不同頻段融合主動數(shù)據(jù)和被動數(shù)據(jù)，以提高預測精度，硬件級別的融合仍然面臨操作限制、復雜的硬件結構和視場對準困難等挑戰(zhàn)，阻礙了完全的硬件集成。如何復合主動系統(tǒng)和被動系統(tǒng)是現(xiàn)有研究的主要目標，其難點主要源于主動系統(tǒng)和被動系統(tǒng)的發(fā)射接收體制不一樣，如何使用一套系統(tǒng)同時實現(xiàn)主動成像和被動成像是當前面臨的主要問題之一。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出一種基于噪聲波的主被動復合成像方法及雷達系統(tǒng)，其目的是解決主動系統(tǒng)和被動系統(tǒng)的發(fā)射接收體制不一樣，導致無法使用一套系統(tǒng)同時實現(xiàn)主動成像和被動成像的問題。

2、本發(fā)明提出一種基于噪聲波的主被動復合成像方法，所述方法包括：

3、s1：根據(jù)成像雷達系統(tǒng)，設計噪聲波調制，獲取噪聲波調制信息，并獲取觀測場景的原始數(shù)據(jù)；

4、s2：根據(jù)像素大小、采樣頻率和掃描速度，對原始數(shù)據(jù)進行像素劃分；

5、s3：根據(jù)劃分后的像素內的原始數(shù)據(jù)和噪聲波調制信息，獲得對應像素的相關值和均值；

6、s4：根據(jù)所述相關值、均值、主動信息和被動信息，獲得主動信息數(shù)據(jù)和被動信息數(shù)據(jù)；

7、s5：根據(jù)所述主動信息數(shù)據(jù)和被動信息數(shù)據(jù)，獲得主動信息圖像和被動信息圖像，完成成像。

8、更進一步地，提供優(yōu)選方案：所述觀測場景的原始數(shù)據(jù)為觀測場景的主動和被動所疊加的原始數(shù)據(jù)。

9、更進一步地，提供優(yōu)選方案：所述s2包括：

10、將原始數(shù)據(jù)劃分成若干段，每一段表示一個像素的原始數(shù)據(jù)，具體為：

11、xn＝[x(n-1)×n+1,x(n-1)×n+1,x(n-1)×n+1,……,x(n-1)×n+n]，

12、其中，n為像素索引，xi為所采集到的電壓值，i為矩陣元素索引，n為數(shù)據(jù)長度；

13、n由下式計算：

14、

15、更進一步地，提供優(yōu)選方案：所述s3包括：

16、s31：獲得噪聲波的調制信息y＝[y1,y2,y3,…],yi＝0,1，劃分后的像素內的原始數(shù)據(jù)xn；

17、s32：采用公式計算獲得像素的相關值，

18、其中，i為矩陣元素索引，[*]t為矩陣的轉置，yi為調制信息y的一個子集，表示為yi＝[yi,yi+1,yi+2,…,yi+n-1]；

19、s33：選取相關值的最大值corn,max，并記錄此時的yi，表示為yn,k；

20、s34：采用公式計算每個像素的均值，

21、其中，‖*‖為l-1范數(shù)算符。

22、更進一步地，提供優(yōu)選方案：所述s4包括：

23、s41：采用公式計算主動信息數(shù)據(jù)：

24、s42：采用公式計算被動信息數(shù)據(jù)，

25、其中，l為z′n的長度，z′n通過下式獲得：

26、z′n＝{x|x∈zn,x∈whisker}，

27、其中，whisker表示zn箱線圖的一段區(qū)間[q1-a·iqr,q3+α·iqr]，q1為第一個四分位數(shù)，q3為第三個四分位數(shù)。

28、本發(fā)明還提出一種基于噪聲波的主被動復合成像雷達系統(tǒng)，所述雷達系統(tǒng)包括：

29、噪聲源、放大器、調制器、發(fā)射天線、聚焦透鏡、接收天線、輻射計通道、數(shù)據(jù)采集處理裝置；

30、所述噪聲源產(chǎn)生寬帶噪聲，由所述放大器放大至額定功率，經(jīng)所述調制器調制后，反饋至所述發(fā)射天線，照射至觀測場景中，接收天線設置在所述聚焦透鏡的焦面上，所述聚焦透鏡將來自觀測場景的毫米波聚焦在所述接收天線上，經(jīng)由所述輻射計通道生成所述觀測場景的原始數(shù)據(jù)圖像；所述數(shù)據(jù)采集處理裝置設置于所述接收天線的遠離所述聚焦透鏡的一側，采用上述任意一種方案組合所述的一種基于噪聲波的主被動復合成像方法，對原始數(shù)據(jù)進行處理，最終獲取主動圖像和被動圖像。

31、更進一步地，提供優(yōu)選方案：所述數(shù)據(jù)采集處理裝置包括：數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)處理器和數(shù)據(jù)顯示器；所述數(shù)據(jù)采集器用于采集所述觀測場景的原始數(shù)據(jù)圖像；所述數(shù)據(jù)處理器對所述數(shù)據(jù)采集器采集的原始數(shù)據(jù)圖像進行處理，以獲取主動圖像和被動圖像；所述數(shù)據(jù)顯示器用于顯示圖像。

32、本發(fā)明還提供一種計算機設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器中存儲有計算機程序，當所述處理器運行所述存儲器存儲的計算機程序時，所述處理器執(zhí)行上述任意一種方案組合所述的一種基于噪聲波的主被動復合成像方法。

33、本發(fā)明還提出一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質用于儲存計算機程序，所述計算機程序執(zhí)行上述任意一種方案組合所述的一種基于噪聲波的主被動復合成像方法的步驟。

34、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)勢在于：

35、本發(fā)明提出的一種基于噪聲波的主被動復合成像方法，同時具備主動系統(tǒng)高信噪比、高分辨率，和被動系統(tǒng)掃描速度快、安全性高和對溫度敏感的特點，通過一次掃描，同時生成主動圖像和被動圖像，從而提高目標檢測能力。

36、通過利用本發(fā)明所述的系統(tǒng)獲取了場景的主動信息圖像和被動信息圖像，獲得了場景更多信息，突破了傳統(tǒng)單一成像體制中部分目標無法探測的局限性。該處理方法簡單有效，具有很好的魯棒性。

37、本發(fā)明提出的方法及系統(tǒng)，可使用一套系統(tǒng)同時實現(xiàn)主動成像和被動成像，既能獲取目標的散射信息，也可以獲取目標的輻射信息，從而提高目標檢測能力和圖像視覺感知度。

38、本發(fā)明所述的主被動復合成像方法及系統(tǒng)不局限于頻段限制，可以用在微波成像、毫米波成像、太赫茲成像等領域，具有廣泛的應用場景。

39、本發(fā)明適用于海面、空中、陸地的典型目標探測場景，如空中飛行器探測、海面艦船探測和陸地坦克探測等。

技術特征：

1.一種基于噪聲波的主被動復合成像方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于噪聲波的主被動復合成像方法，其特征在于，所述觀測場景的原始數(shù)據(jù)為觀測場景的主動和被動所疊加的原始數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于噪聲波的主被動復合成像方法，其特征在于，所述s2包括：

4.根據(jù)權利要求3所述的一種基于噪聲波的主被動復合成像方法，其特征在于，n由下式計算：

5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于噪聲波的主被動復合成像方法，其特征在于，所述s3包括：

6.根據(jù)權利要求1所述的一種基于噪聲波的主被動復合成像方法，其特征在于，所述s4包括：

7.一種基于噪聲波的主被動復合成像雷達系統(tǒng)，其特征在于，所述雷達系統(tǒng)包括：

8.根據(jù)權利要求7所述的一種基于噪聲波的主被動復合成像雷達系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集處理裝置(9)包括：數(shù)據(jù)采集器(91)、數(shù)據(jù)處理器(92)和數(shù)據(jù)顯示器(93)；所述數(shù)據(jù)采集器(91)用于采集所述觀測場景的原始數(shù)據(jù)圖像；所述數(shù)據(jù)處理器(92)對所述數(shù)據(jù)采集器(91)采集的原始數(shù)據(jù)圖像進行處理，以獲取主動圖像和被動圖像；所述數(shù)據(jù)顯示器(93)用于顯示圖像。

9.計算機設備，其特征在于，包括存儲器和處理器，所述存儲器中存儲有計算機程序，當所述處理器運行所述存儲器存儲的計算機程序時，所述處理器執(zhí)行根據(jù)權利要求1-6中任一項所述的方法。

10.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質用于儲存計算機程序，所述計算機程序執(zhí)行權利要求1-6中任一項所述的方法的步驟。

技術總結
一種基于噪聲波的主被動復合成像方法及雷達系統(tǒng)，涉及雷達系統(tǒng)及目標檢測技術領域，解決主動系統(tǒng)和被動系統(tǒng)的發(fā)射接收體制不一樣，導致無法使用一套系統(tǒng)同時實現(xiàn)主動成像和被動成像的問題。所述方法包括：設計噪聲波調制，獲取噪聲波調制信息，并獲取觀測場景的原始數(shù)據(jù)；根據(jù)像素大小、采樣頻率和掃描速度，對原始數(shù)據(jù)進行像素劃分；根據(jù)劃分后的像素內的原始數(shù)據(jù)和噪聲波調制信息，獲得對應像素的相關值和均值；根據(jù)所述相關值、均值、主動信息和被動信息，獲得主動信息數(shù)據(jù)和被動信息數(shù)據(jù)；根據(jù)所述主動信息數(shù)據(jù)和被動信息數(shù)據(jù)，獲得主動信息圖像和被動信息圖像，完成成像。本發(fā)明適用于海面、空中、陸地的典型目標探測場景。

技術研發(fā)人員：邱景輝,程亞運,蔣哲,馬翰馳,吳超,亞歷山大·杰尼索夫,根納吉·丘留莫夫,吉宇,安納托里·庫德利亞
受保護的技術使用者：海南冰城太赫茲科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/10