微波凝視關(guān)聯(lián)成像系統(tǒng)的隨機輻射陣元排布定量表征方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及福射源設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種微波凝視關(guān)聯(lián)成像系統(tǒng)的隨機福 射陣元排布定量表征方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 微波凝視關(guān)聯(lián)成像是指利用位于靜止平臺的雷達對固定區(qū)域進行成像，其可W實 現(xiàn)對特定區(qū)域的連續(xù)凝視觀測和成像。傳統(tǒng)的凝視成像，也即實孔徑成像，其角度分辨率受 實際天線陣列孔徑的約束，限制了其在實際中的應(yīng)用。
[0003] 基于時空兩維隨機福射場的高分辨微波凝視關(guān)聯(lián)成像體制，其通過構(gòu)造時空兩維 隨機變化的福射場與固定凝視區(qū)域內(nèi)的目標相互作用，通過接收的散射回波與福射場作信 息處理，來得到觀測區(qū)域內(nèi)目標的高分辨雷達像。該種新型的成像體制核也是時空兩維隨 機福射場，由于微波頻段幅度、相位、頻率都可W預(yù)設(shè)且精確已知，因此時空兩維隨機福射 場可W通過成像系統(tǒng)參數(shù)和發(fā)射信號參數(shù)等演算而得。由于時空兩維隨機福射場在不同時 刻不同空間位置的場值都不同，接收回波中包含了更多的可用于目標分辨的調(diào)制信息，最 后對接收到的散射回波與時空兩維隨機福射場進行信息處理，就能獲得對凝視區(qū)域的全景 反演圖像。
[0004] 在微波凝視關(guān)聯(lián)成像系統(tǒng)中，隨機福射源的構(gòu)造是一項關(guān)鍵技術(shù)，其性能的好壞 對成像分辨率有很大的影響。福射源的構(gòu)造分為發(fā)射信號的設(shè)計W及福射陣元空間排布設(shè) 計兩個部分，其中福射陣元空間排布的設(shè)計的主要難點是需要找到一個可W對某一特定排 布的隨機性進行定量表征的量。但是，現(xiàn)有技術(shù)中還沒有相關(guān)方案能夠定量表征福射陣元 空間排布的隨機性的量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種微波凝視關(guān)聯(lián)成像系統(tǒng)的隨機福射陣元排布定量表征 方法，便于優(yōu)化陣元空間的排布。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過W下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0007] -種微波凝視關(guān)聯(lián)成像系統(tǒng)的隨機福射陣元排布定量表征方法，該方法包括：
[0008] 根據(jù)陣元的位置坐標，計算所有陣元中任意兩個不同陣元的相對位置矢量的模長 與相位，獲得相對位置矢量的模長集合與相位集合；
[0009] 根據(jù)模長集合與相位集合的取值區(qū)間進行均勻分割，獲得若干對應(yīng)的子區(qū)間；
[0010] 確定模長集合中模長元素與相位集合中相位元素落入到每個子區(qū)間的個數(shù)，進而 計算模長與相位分布的歸一化概率；
[0011] 根據(jù)計算到的模長與相位分布的歸一化概率來計算模長與相位的分布賭；
[0012] 對計算到的模長與相位的分布賭進行加權(quán)求和運算，獲得用于定量表征陣元排布 的隨機性的陣元分布賭。
[0013] 進一步的，所述獲得相對位置矢量的模長集合與相位集合包括：
[0014] 設(shè)陣元天線位置坐標集合為P = {(X。yi) I i = 1，. . .，N}，N為陣元天線個數(shù)；
[0015] 計算所有陣元中任意兩個不同陣元的相對位置矢量集合：
[001 引 S = \l=(x;-x,，y,-y；) = p/^\i = l，?，N，j =、?，N，i*j};
[0017] 其中，（X。yi)與（Xj.，yp分別為兩個不同陣元的位置坐標；
【主權(quán)項】
1. 一種微波凝視關(guān)聯(lián)成像系統(tǒng)的隨機福射陣兀排布定量表征方法，其特征在于，該方 法包括： 根據(jù)陣元的位置坐標，計算所有陣元中任意兩個不同陣元的相對位置矢量的模長與相 位，獲得相對位置矢量的模長集合與相位集合； 根據(jù)模長集合與相位集合的取值區(qū)間進行均勻分割，獲得若干對應(yīng)的子區(qū)間； 確定模長集合中模長元素與相位集合中相位元素落入到每個子區(qū)間的個數(shù)，進而計算 模長與相位分布的歸一化概率； 根據(jù)計算到的模長與相位分布的歸一化概率來計算模長與相位的分布熵； 對計算到的模長與相位的分布熵進行加權(quán)求和運算，獲得用于定量表征陣元排布的隨 機性的陣兀分布熵。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于，所述獲得相對位置矢量的模長集合與 相位集合包括： 設(shè)陣元天線位置坐標集合為P= {(Xi,yj|i= 1，. . .，N}，N為陣元天線個數(shù)； 計算所有陣元中任意兩個不同陣元的相對位置矢量集合：
其中，hyi)與（Xj，y」）分別為兩個不同陣元的位置坐標；
arcsin[(yi-y^/pij]； 獲得包含所有陣元中任意兩個不同陣元的相對位置矢量的模長集合Sp與相位集合 S,：
3. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)模長集合與相位集合的取值 區(qū)間進行均勻分割，獲得若干對應(yīng)的子區(qū)間包括： 設(shè)模長集合Sp中模長元素的最大值為D，則其取值區(qū)間為（0，D]，將區(qū)間（0，D]劃分為
個等長的子區(qū)間，子區(qū)間長度
，其中第k個子區(qū)間Ak為：
相位集合S,的相位元素分布在[0, ]內(nèi)，將其劃分為
_個等長的子區(qū)間， 區(qū)間長度為
，其中第k個子區(qū)間Bk為：
4. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于，確定模長集合中模長元素與相位集合 中相位元素落入到每個子區(qū)間的個數(shù)包括： 模長集合Sp中落在區(qū)間Ak內(nèi)的模長元素個數(shù)為fk，表示為：
其中，?丨為求集合元素個數(shù)的運算，N為陣元天線個數(shù)； 相位集合S,中落在區(qū)間Bk內(nèi)的相位元素個數(shù)為gk，表示為：
5. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于，計算模長與相位分布的歸一化概率的 公式為：
其中，fk表示模長集合Sp中落在區(qū)間Ak內(nèi)的模長元素個數(shù)，gk表示相位集合S$中落 在區(qū)間Bk內(nèi)的相位元素個數(shù)，N為陣元天線個數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于，根據(jù)計算到的模長與相位分布的歸一 化概率來計算模長與相位的分布熵的公式為：
其中，表示模長分布的歸一化概率，/^1表示相位分布的歸一化概率，N為陣元天線 個數(shù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于，對計算到的模長與相位的分布熵進行 加權(quán)求和運算，獲得用于定量表征陣元排布的隨機性的陣元分布熵的公式為： H=wpHp +^^1; 其中，模長分布熵Hp的權(quán)重為wp，相位分布熵I的權(quán)重為w$，且Wp+w^i1。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微波凝視關(guān)聯(lián)成像系統(tǒng)的隨機輻射陣元排布定量表征方法，該方法通過陣元相對位置矢量的模長與相位在取值范圍內(nèi)分布的均勻性來描述陣元排布隨機性；由于輻射陣元的空間排布越隨機，陣元分布熵越大，可以有效對陣元空間排布的隨機性進行定量表征，并且以陣元分布熵最大為準則，采用優(yōu)化算法可得到最優(yōu)的陣元空間排布，進而實現(xiàn)高分辨率成像。
【IPC分類】G01S13-89
【公開號】CN104569974
【申請?zhí)枴緾N201510066892
【發(fā)明人】王東進, 孟青泉, 郭圓月, 陸廣華, 劉波, 田超
【申請人】中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年2月9日