[发明专利]基于方位维随机功率调制的微波成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及微波成像领域，具体为一种基于方位维随机功率调制的微波成像方法。

背景技术

由于微波毫米波能够穿透云雾、植被、衣物、箱包等非金属物质，因此微波毫米波雷达不仅广泛应用于军事侦察、地理遥感等远距离成像领域，也可用于无损探测等近距离成像场景。受限于应用环境，近距离成像雷达难以采用合成孔径技术来提高方位分辨率，因此该类雷达常采用大口径天线（阵列），以窄波束扫描方式完成成像。然而，近距离成像雷达的成像视角范围通常较大，窄波束扫描所需成像时间较长，难以满足当前快速检测甚至是实时成像的实际应用需求。除了成像时间长外，微波近距离成像雷达难以推广实用的另一个重要原因是成像分辨率与实际应用需求尚有一定差距，因此超分辨处理对于近距离微波成像雷达显得尤为重要，它能在不增加系统天线（阵列）口径的前提下提高实际成像分辨率，恢复图像细节，改善图像质量。随着安全检测、无损探测等近距离微波成像需求的不断高涨，目前亟需一种既可减少扫描时间又兼顾超分辨能力的成像新方法。

发明内容

本发明目的是提供一种基于方位维随机功率调制的微波成像方法，以解决微波雷达成像技术成像时间长，图像分辨率差的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

基于方位维随机功率调制的微波成像方法，其特征在于：对雷达发射信号在方位维的空间功率分布加以随机调制，使得发射信号在方位维的功率分布随照射次序随机变化，每次发射信号在方位维的功率分布均不相同，各次发射信号方位维功率分布之间不存在规律性或关联性；将多次照射所获得的雷达观测结果与雷达发射信号的功率调制信息作为共同输入量，利用凸优化处理算法获得最后图像。

所述的基于方位维随机功率调制的微波成像方法，其特征在于：利用可重构天线技术或相控阵技术，改变发射机方向图函数，实现发射信号在方位维的功率调制。

所述的基于方位维随机功率调制的微波成像方法，其特征在于：发射信号在空间的功率分布不具有明显的主波束，其辐射能量覆盖整个观测区域。

所述的基于方位维随机功率调制的微波成像方法，其特征在于：凸优化处理采用l₁范数优化算法，优选BP算法、OMP算法。

所述的基于方位维随机功率调制的微波成像方法，其特征在于：每次雷达发射信号照射所获得的观测结果包含了整个观测区域内所有目标的信息。

所述的基于方位维随机功率调制的微波成像方法，其特征在于：用于近距离、宽视角成像系统，利用所述的发射信号方位维随机功率调制，以雷达观测结果与发射信号随机调制内容为共同输入量的凸优化处理。

本发明通过对雷达发射信号的方位维功率分布加以随机调制，将压缩感知理论融合到成像雷达系统中，构成一种压缩采样系统，从而减少成像时间。同时，将雷达观测结果和发射信号的功率调制信息作为成像算法的共同输入量，利用凸优化算法的稀疏重构能力获得超分辨成像结果，从而提高图像质量。

附图说明

图1为传统波束扫描成像原理示意图。

图2为本发明成像原理示意图。

图3传统扫描成像仿真结果图。

图4本发明实施实例仿真成像结果图。

具体实施方式

基于方位维随机功率调制的微波成像方法，对雷达发射信号在方位维的空间功率分布加以随机调制，使得发射信号在方位维的功率分布随照射次序随机变化，每次发射信号在方位维的功率分布均不相同，各次发射信号方位维功率分布之间不存在规律性或关联性；将多次照射所获得的雷达观测结果和雷达发射信号的功率调制信息作为共同输入量，利用凸优化处理算法获得最后图像。

利用可重构天线技术或相控阵技术，改变发射机方向图函数，实现发射信号在方位维的功率调制。

发射信号在空间的功率分布不具有明显的主波束，其辐射能量覆盖整个观测区域。

凸优化处理采用l₁范数优化算法，优选BP算法、OMP算法。

每次雷达发射信号照射所获得的观测结果包含了整个观测区域内所有目标的信息。

用于近距离、宽视角成像系统，利用所述的发射信号方位维随机功率调制，以雷达观测结果与发射信号随机调制内容为共同输入量的凸优化处理。