[发明专利]一种分布式综合孔径辐射计阵列成像方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于微波遥感及探测技术领域，更具体地，涉及一种分布式综合孔径辐射计阵列成像方法及系统。

背景技术

有限的空间分辨率是严重制约微波辐射测量技术获得更广泛应用的重要因素。二十世纪五十年代提出的综合孔径技术是基于干涉测量的微波辐射成像技术在一定程度上提高了系统的分辨率。该技术源于射电天文学中“孔径综合”的思想，通过采用稀疏的小口径天线阵列和相关接收等技术获得“合成”的孔径，能够克服大尺寸实孔径天线加工及机械扫描困难等问题；同时根据综合孔径原理，可见度函数的共轭对称性使得综合孔径技术可以获得最大等于阵列尺寸两倍的合成孔径，因此还能有效改善微波辐射测量系统的空间分辨率。

综合孔径微波辐射计阵列成像技术的空间分辨率由最大基线(相隔最远的两个天线间的距离)决定。目前该技术所能达到的空间分辨率依然有限，除了工作波长的原因，一方面固然存在着综合孔径辐射计阵列设计、误差校正网络等因素的制约，导致能实现的综合空间微波辐射计系统的阵列规模(决定着最大基线)有限；另一方面，承载平台空间的限制对微波辐射计阵列尺寸的约束也是不可忽略的因素，这一点在基于星载平台的应用中尤为明显。这些因素都限制了系统性能的进一步提高。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种分布式综合孔径辐射计阵列成像方法，旨在解决常规综合孔径单一阵列的规模限制和单个承载平台空间约束导致系统空间分辨率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种分布式综合孔径微波辐射计阵列成像方法，包括下述步骤：

S1：采用b个子阵列组成天线阵列，接收目标场景的微波辐射热信号，得到N_i路模拟信号，进行AD转换后输出数字复信号x_j(t)，j＝1，2......Ni，t为离散时间变量，N_i为子阵列i的通道数，1≤i≤b；b为大于等于2的正整数；

S2：在所述数字复信号x_j(t)中选择子阵列i的任意两路x_n(t)、x_m(t)，1≤n≤N_i，1≤m≤N_i，利用公式V_i＝E[x_n(t)x_m(t)]计算各子阵列的可见度V_i；

S3：将各个子阵列的可见度V_i代入公式进行累加计算，得到分布式综合孔径微波辐射计阵列的整体可见度V_ent；a_i为子阵列i对应的加权系数；

S4：将所述整体可见度V_ent进行G矩阵校正得到校正后的整体可见度V′_ent；

S5：将校正后的整体可见度V′_ent进行反演成像运算得到所述目标场景的亮温分布T。

更进一步地，各子阵列的阵列中心等距排布在同一直线上，子阵列之间的间距大于各子阵列的最长基线长度。

更进一步地，在步骤S5中将校正后的整体可见度V′_ent通过傅里叶反变换T＝IFFT(V_ent)得到所述目标场景的亮温分布T。

更进一步地，在步骤S5中将校正后的整体可见度V′_ent通过G矩阵反演运算T＝G^-1V_ent得到所述目标场景的亮温分布T，G为所述分布式综合孔径微波辐射计阵列的冲击响应矩阵。

本发明还提供了一种分布式综合孔径微波辐射计阵列成像系统，包括依次连接的天线阵列、相关处理模块、误差校正模块以及反演成像模块；所述天线阵列由多个子阵列排列组成；每一个子阵列包括多个天线、多个分别与所述天线连接的接收机以及一个与所述接收机均连接的子阵列预处理单元；所述子阵列用于接收目标场景的微波辐射热信号，并计算各子阵列的可见度；所述相关处理模块用于将各个子阵列的可见度进行累加计算得到整体可见度；所述误差校正模块用于将所述整体可见度进行矩阵校正得到校正后的整体可见度；所述反演成像模块用于将校正后的整体可见度进行反演成像运算得到所述目标场景的亮温分布。

更进一步地，各子阵列的阵列中心等距排布在同一直线上，子阵列之间的间距大于各子阵列的最长基线长度。