[发明专利]基于MIMO-SAR的介质目标快速成像方法和装置

权利要求书

1.基于MIMO-SAR的介质目标快速成像方法，其特征在于，所述方法包括：

获取基于稀疏MIMO-SAR体制下分层介质内目标的目标回波信号，并通过快速傅里叶变换和球面波分解操作得到目标回波信号的MIMO-SAR谱域回波信号，其中，所述目标回波信号根据并矢格林函数构建，所述目标回波信号构建为：

；

在上式中，，和分别代表目标、发射端和接收端的坐标位置；为自由空间中的波阻抗；为电磁波在自由空间中的波数，其中和分别表示载波频率和光速；和分别代表目标的反射率函数和图像重构区域；表示为基于半空间介质的双向并矢格林函数，即

在上式中，和分别对应表示发射端和接收端到目标点的单向并矢格林函数；

将所述MIMO-SAR谱域回波信号进行分解，得到多个SIMO-SAR谱域回波信号；

对各所述SIMO-SAR谱域回波信号分别进行多步相位补偿、逆快速傅里叶变换和波数积处理，得到多个与各所述SIMO-SAR谱域回波信号对应的子图像；

对所有的所述子图像进行相干累加，得到所述分层介质目标的MIMO-SAR聚焦图像。

2.根据权利要求1所述的介质目标快速成像方法，其特征在于，所述获取基于稀疏MIMO-SAR体制下分层介质目标的目标回波信号包括：基于空间笛卡尔坐标系构建稀疏MIMO-SAR的成像几何，其中，所述MIMO-SAR体制的阵列孔径位于平面上，1D-MIMO阵列位于方向上，并沿着方向机械扫描以合成等效的二维孔径对所述分层介质目标区域进行照射。

3.根据权利要求2所述的介质目标快速成像方法，其特征在于，所述获取基于稀疏MIMO-SAR体制下分层介质目标的目标回波信号包括：通过矢量网络分析仪向所述分层介质目标发射宽带扫频信号，并采用与二维机械扫描架联动的方式获取所述目标回波信号。

4.据权利要求3所述的介质目标快速成像方法，其特征在于，对各所述SIMO-SAR谱域回波信号分别进行多步相位补偿、逆快速傅里叶变换和波数积处理，得到多个与各所述SIMO-SAR谱域回波信号对应的子图像包括：

单个的所述SIMO-SAR谱域回波信号表示为第一谱域回波信号公式：

其中，，

在上式中，表示对应于的折射点横坐标；

；

接着，根据所述第一谱域回波信号公式中单个SIMO-SAR对应的谱域回波信号进行算法的第一次相位补偿，再通过对执行逆快速傅里叶变换可得到：

再将带入第一谱域回波信号公式中，得到第二谱域回波信号公式：

接下来对第二谱域回波信号公式中的进行算法的第二次相位补偿，然后对执行逆快速傅里叶变换可得到：

再将带入第二谱域回波信号公式中，得到第三谱域回波信号公式：

最后再通过对所述第三谱域回波信号公式进行波数积分处理就可以得到单个SIMO-SAR对应的目标子图像。

5.根据权利要求1所述的介质目标快速成像方法，其特征在于，所述稀疏MIMO-SAR体制中的收发阵列拓扑为均匀布置，或接收阵列拓扑均匀布置而发射阵列拓扑非均匀布置，或接收阵列拓扑非均匀布置而发射阵列拓扑均匀布置。

6.一种基于MIMO-SAR的介质目标快速成像装置，其特征在于，所述装置包括：

谱域回波信号得到模块，用于获取基于稀疏MIMO-SAR体制下分层介质内目标的目标回波信号，并通过快速傅里叶变换和球面波分解操作获取目标回波信号的MIMO-SAR谱域回波信号，其中，所述目标回波信号根据并矢格林函数构建，所述目标回波信号构建为：

；

在上式中，，和分别代表目标、发射端和接收端的坐标位置；为自由空间中的波阻抗；为电磁波在自由空间中的波数，其中和分别表示载波频率和光速；和分别代表目标的反射率函数和图像重构区域；表示为基于半空间介质的双向并矢格林函数，即

在上式中，和分别对应表示发射端和接收端到目标点的单向并矢格林函数；

谱域回波信号分解模块，用于将所述MIMO-SAR谱域回波信号进行分解，得到多个SIMO-SAR谱域回波信号；

子图像得到模块，用于对各所述SIMO-SAR谱域回波信号分别进行多步相位补偿、逆快速傅里叶变换和波数积处理，得到多个与各所述SIMO-SAR谱域回波信号对应的子图像；

聚集图像得到模块，用于对所有的所述子图像进行相干累加，得到所述分层介质目标的MIMO-SAR聚焦图像。